海洋における溶存有機炭素の循環を支配する新しいメカニズム

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11694197
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 永田 俊 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (40183892)
• 研究分担者: 鈴木 聡 愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 教授 (90196816) ; 田上 英一郎 名古屋大学, 大気水圏科学研究所, 教授 (50133129) ; 木暮 一啓 東京大学, 海洋研究所, 助教授 (10161895)
• キーワード: 細菌 / 海洋 / 溶存有機物 / ペプチドグリカン / ポリマー / 細胞外加水分解酵素 / 放射トレーサー法 / 北部北太平洋

研究概要

本研究は、近年、海洋中に大量に蓄積していることが明らかになった、細菌起源の有機ポリマーの安定化・蓄積機構を、学際的なアプローチから追及し、海洋炭素循環の新しいメカニズムを解明することを目的とした。本年度の研究では、昨年度に引き続き、細菌起源の高分子ポリマーであるペプチドグリカンの安定化・蓄積機構を解明するために、放射トレーサー法を用いた解析を推進した。また、北部北太平洋における細菌群集の有機ポリマー分解活性にかんするデータを総合的に解析することにより、海洋の炭素・窒素循環における溶存有機物(ポリマー)-微生物系の変動パターンに関する新しい知見を得ることに成功した。主な成果を以下にまとめる。
1.ペプチドグリカンを放射標識する手法、特に、糖鎖とペプチド鎖を選択的に標識する手法を確立した。これにより、海洋における細菌由来有機ポリマーの変質・分解過程を分子レベルで解明することが初めて可能になった。
2.本研究において新たに開発した上記手法を用いることにより、細菌由来有機ポリマーの中に、難分解性部位が存在する可能性が示唆された。このことは、海洋に大量に存在する溶存有機炭素の蓄積機構の理解のうえで重要である。
3.北部北太平洋において、細菌によるポリマー分解活性の特性(ペプチド分解活性と糖鎖分解活性比)に顕著な東西勾配が存在するという現象をはじめて発見した。この事実から、ポリマーと細菌の相互作用の様式が、海域によって、大きく異なることを明らかにするとともに、また、それが、大気経由の微量元素負荷パターンと相関するという新しい仮説を導いた。

研究成果

• [文献書誌] Nagata,T.,Fukuda,H.,Fukuda,R.and Koike,I.: "Bacterioplankton distribution and production in deep Pacific waters : Large-scale geographicvariations and possible coupling with sinking particle fluxes."Limnology and Oceanography. 45. 426-435 (2000)
• [文献書誌] Fukuda,R.,Sohrin,Y.,Saotome,N.,Fukuda,H.,Nagata,T.and Koike,I.: "East-west gradient in ectoenzyme activities in the subarctic Pacific : Possible regulation by zinc."Limnology and Oceanography. 45. 930-939 (2000)
• [文献書誌] Nagata,T.: "Production mechanisms of dissolved organic matter."Kirchman,D.L.(ed.)"Microbial Ecology of the Oceans". 121-152 (2000)
• [文献書誌] Nagata,T.and Kirchman,D.L.: "Bacterial mortality : A pathway for the formation of refractory DOM?"Bell,C.R.,Brylinsky,M,and Johnson-Green,P.(eds.)"Microbial Biosystems : New Frontiers -Proceedings of the 8th International Symposium on Microbial Ecology". in print. (2000)
• [文献書誌] Nagata,T.: ""Picopellets" produced by phagotrophic nanoflagellates : Role in the material cycling within marine environments."Handa,N.,Tanoue,E.and Hama,T.(eds.) "Dynamics and Characterization of Marine Organic Matter". 241-256 (2000)