研究課題
本研究は、極域に生息する海洋生態系ならびに食物網の底辺を担う「動物・植物プランクトン」に着目し、１）他の海域に先駆けて海洋酸性化の脅威にさらされている炭酸塩プランクトン種の応答を定量的に評価する（脆弱性の理解）；２）低緯度から高緯度まで世界で最も広範囲に生息する植物プランクトン種の温暖化による極域侵出の可能性（頑健性の理解）；３）他の海域に生息する種にはみられない極域プランクトン種の特異的機能（特異性の理解）を明らかにすることを目的としている。この目的を達成するために立てた平成30年度の具体的な研究計画としては、3つの柱からなり、１）海洋観測：西部北極海ノースウインド深海平原にて時系列係留系を設置し、沈降粒子試料の採取を行う。２）海洋観測試料分析／データ解析ならびに遺伝子分析手法開発：沈降粒子の全ゲノム分析から沈降粒子を構成する種の多様性に変化が起きているか時系列推移を明らかにする。３）プランクトンの培養・飼育実験ならびにMXCT法開発：MXCT 装置の開発、沈降粒子から採取した北極海現場試料ならびにpH コントロール下で飼育実験を行った炭酸塩殻を有する動物プランクトン試料のうち、翼足類の幼生など極薄殻サイズ（1マイクロm程度）のプラクトンの骨格密度測定が可能になるよう解像度の高度化を行うとしていた。平成30年度は韓国極地研究所の砕氷船や米国の砕氷船に乗船する機会を得て、２箇所の時系列係留系サイトのうち１箇所の設置と回収に成功した。設置回収できなかったサイトについては、アムンゼン湾にて海氷に閉じ込められ９日間のシップタイムロスにより作業ができなかったためである。また２）については、時系列係留系で使用しているホルマリン海水からの遺伝子試料のレスキューの方法になんとか目処がつけらた。また、MXCTについては、２台目の装置の導入とともに検出器の精度を高めることに成功した。
2: おおむね順調に進展している
準備をしていたMXCT装置の特許申請について「密度計測用ファントムとの同時撮影による検体密度の定量化方法」という名称でを行うことができた。また、研究代表者の所属先の海洋研究開発機構では、MXCTを用いた海洋酸性化研究が2015年、2016年の当機構を代表する研究成果となっているとその大きな学術的価値を認め、2017年、海洋酸性化研究に特化したMXCT2号機の新規製作を運営費交付金にて実施することを決定した。それにより2018年度、新しくMXCT１台を導入することができた。これは当初想定されていなかったことであるが、この装置の導入により、従来より５倍の速度で試料分析が可能となり、国内外からの多くの依頼試料分析に応えることができた。この研究費による想定外の波及効果として海洋酸性化研究推進が加速されている。一方、海洋観測については２箇所の時系列係留系の回収・再設置のうち、１箇所、想定外の海氷によるシップタイムロスのために実施できなかった。また、MXCTについては、新たに増設したサブミクロン精度の解像力を有するシンチレーター式CCDエリアイメージセンサについて、X線を可視光に変換するシンチレーター付きテーパーファイバー（光ファイバー）内部に発生する局所的な「歪み」について、格子状グリッドを数十ミクロンの間隔で細かく撮影し補正式を作ることで補正改善を行うことができた。このようにプラス、マイナス点を均しつつ、概ね順調に進展していると判断している。
1. 海洋観測平成30年度に時系列係留系を設置したチャクチ海南部ホープ海底谷において、8-9月に米国の砕氷船を利用して研究航海を実施し、昨年、回収を断念したSt.NAPに設置している時系列係留系の回収作業ならびに海洋観測を行う。また、セジメントトラップ係留系によって採取される10日毎の時系列生物起源粒子について、顕微鏡を用いた珪藻を主体とする植物プランクトンの主要種の群集組成を把握するとともに結果を取りまとめる。2. 海洋観測試料分析／データ解析ならびに遺伝子分析手法開発ホルマリン固定される生物起源粒子試料から研究に資する長鎖の遺伝子をレスキューする手法を完成させる。次世代シーケンサーによる生物起源粒子の18SrRNA配列を用いた定量的群集解析を実施し結果を取りまとめる。3.プランクトンの培養・飼育実験ならびにMXCT法開発植物プランクトンのイマントニアが持つユニークな直鎖炭化水素合成回路の詳細について解析を進めるとともに、この炭化水素合成能の生物学的意義について解析するため、炭化水素合成系酵素遺伝子の改変体を作製し、培養条件を変えて生育におよぼす影響を明らかにすることにより結果を取りまとめる。
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すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 2件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 12件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)
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