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2018 年度 実績報告書

IRMSによる微小領域安定同位体比分析:境界領域への深化と絶対変動解析への展開

研究課題

研究課題/領域番号 16H02944
研究機関茨城工業高等専門学校

研究代表者

石村 豊穂  茨城工業高等専門学校, 国際創造工学科, 准教授 (80422012)

研究分担者 坂井 三郎  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 生物地球化学研究分野, 技術研究員 (90359175)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード有孔虫 / 安定同位体比 / MICAL3c / 微量分析 / 環境指標 / 炭酸カルシウム / IRMS / 耳石
研究実績の概要

これまでに世界最高水準の安定同位体比分析計(IRMS)を用いた炭酸塩の超高解像度環境解析の研究基盤(MICAL3c)を確立し,複数の共同研究を伴う積極的な応用研究を開始してきた.本研究課題は,(1)これまでの相対変動解析を主体とした生物源炭酸塩の安定同位体比による環境変動解析から,海洋そのものの同位体値復元に基づく絶対変動解析への変革を推進すること,そのために(2)境界領域・複合分野へ分析技術の適用範囲を広げ,特に水産学分野への展開を加速し,(3)世界唯一の分析技術に対する国内外の幅広い需要に応えるために確固 たる研究基盤を維持発展させることを本研究の目的としている.
本年度の代表的な成果は,まず,魚類耳石の同一群の同位体プロファイルを個体ごとに明らかにすることによって,群れの形成時期や回遊経路のバリエーションを見出すことに成功した.このことは,同位体値の個体分散指標が生態情報の抽出につながることを示すものでもある.また,有孔虫の個体別分析技術を用いて参画した共同研究では,遺伝子抽出・MicroX線CTで形態計測した個体からの安定同位体比情報の抽出方法を確立し論文として公表するに至った.
分析技術の高度化に関しては,昨年度導入したキャビティリングダウン分光方式安定同位体比分析装置(CRDS)の高度化と高精度化を推進し,日本周辺海域における海水同位体比のマッピングを推進した.結果,年間の実分析数は1500サンプル以上と量産体制を確立し,さらに分析手法の高度化により安定性に難があるとされてきた海水の分析で,dDで±0.2‰以下,d18Oで±0.03‰以下と高精度での長期安定分析を実現した.結果的に一元管理のもとでの炭酸塩総合分析体制を構築し応用研究への基盤強化につながった.海水の分析結果は,日本海における古環境解析や魚類回遊経路解析の基礎データとして活用へとつながる.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

今年度は,これまでの応用研究の成果を論文5編・学会発表25件として公表した.また,研究基盤の整備と水同位体比分析の高度化を進めた結果さらに応用分野が広がり,炭酸塩高解像度分析に加えて,海水の高精度同位体比マッピングへとつながりつつある.共同研究依頼への応答も昨年同様に100人近い来訪者の受入と,新たな研究展開を継続している.研究代表者の石村は独自の技術開発と研究成果が評価され(独)国立高等専門学校機構の教員3000人以上の中から研究部門で表彰をいただいた.

今後の研究の推進方策

前年度の研究内容を継続発展させ,分析システムの最適化にむけて,新たな分析巣システムの設計を推進し小型汎用化システムの設計をおこなう.また,高精度の微量炭酸塩安定同位体比分析を維持するため,システムの調整と消耗部品の定期交換をおこなう.
これまで実現した微量切削と微量分析との融合による高解像度d18O解析の実現は,今後の分析作業の最適化を通じてさらなる高度化が期待できる.この高解像度解析で得られた成果は,堆積物試料や鍾乳石の微小領域分析による高解像度環境変動解析,そして,耳石解析に活用し,回遊モデルのチューニングや妥当性の検証など水産資源の保全と動態解析への貢献に直結する.各研究対象に対してどこまで解像度を高められるかを明らかにし,本研究申請以降の次期研究ステージでの応用研究の発展に結びつける.

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 12件)

  • [雑誌論文] Advanced approach to analyzing calcareous protists for present and past pelagic ecology: comprehensive analysis of 3D-morphology, stable isotopes, and genes of planktic foraminifers2019

    • 著者名/発表者名
      Ujiie, U., Kimoto, K., Ishimura, T.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: e0213282 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0213282

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Monsoon-influenced variations in plankton community structure and upper-water column stratification in the western Bay of Bengal during the past2019

    • 著者名/発表者名
      Ota, Y., Kuroda, J., Yamaguchi, A., Suzuki, A., Araoka, D., Ishimura, T., NGHP Expedition 02 JAMSTEC Science Team, and Kawahata, H.
    • 雑誌名

      Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology

      巻: 521 ページ: 138-150

    • DOI

      10.1016/j.palaeo.2019.02.020

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Combining micro-volume isotope analysis and numerical simulation to reproduce fish migration history.2018

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto, T., Komatsu, K., Shirai, K., Higuchi, T., Ishimura, T., Setou, T., Kamimura, Y., Watanabe, C., and Kawabata, A.
    • 雑誌名

      Methods in Ecology and Evolution

      巻: 10 ページ: 59-69

    • DOI

      10.1111/2041-210X.13098

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of elevated CO2 on shell 13C and 18O content and growth rates in the clam Scapharca broughtonii.2018

    • 著者名/発表者名
      Nishida, K., Hayashi, M., Yamamoto, Y., Irie, T., Watanabe, Y., Kishida, C., Nojiri, Y., Sato, M., Ishimura, T., Suzuki, A.
    • 雑誌名

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      巻: 235 ページ: 246-261

    • DOI

      10.1016/j.gca.2018.05.030

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 魚類回遊履歴の超高解像度解析に向けた技術開発2018

    • 著者名/発表者名
      石村豊穂
    • 雑誌名

      アグリバイオ

      巻: 2 ページ: 55-57

  • [学会発表] 中部更新統上総層群柿ノ木台層に産出するスナモグリ類の巣穴周辺に発達した冷湧水性自生炭酸塩の形成過程2019

    • 著者名/発表者名
      清水秀倫・西田梢・石村豊穂・並木勇樹・間嶋隆一
    • 学会等名
      古生物学会
  • [学会発表] インドネシア・ジャワ海から採取されたサンゴ骨格中δ13C の長期変動2018

    • 著者名/発表者名
      源田亜衣・鈴木淳・石村豊穂・池原実・井上麻夕里
    • 学会等名
      同位体環境学シンポジウム
  • [学会発表] IRMS を用いた微量炭酸塩の酸素炭素安定同位体比分析の現状と進展2018

    • 著者名/発表者名
      石村豊穂
    • 学会等名
      地質学会
  • [学会発表] 耳石の酸素安定同位体比分析を用いたマイワシ水温履歴の検証2018

    • 著者名/発表者名
      尾田昌紀・鐡智美・石村豊穂・坂井三郎
    • 学会等名
      魚類系統研究会.札幌
  • [学会発表] Thermal dependency of stable carbon and oxygen isotopes in fish otoliths of juvenile sardine, Sardinops melanostictus, in rearing experiments2018

    • 著者名/発表者名
      Kozue Nishida, Akira Hayashi, Michio Yoneda, Tohya Yasuda, Kohei Yamagishi, Tatsuya Sakamoto, Motomitsu Takahashi, Toyoho Ishimura
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸素同位体分析の最前線2018

    • 著者名/発表者名
      白井厚太朗・石村豊穂
    • 学会等名
      水産海洋学会・シンポジウム
  • [学会発表] Otolith oxygen isotope analysis and temperature history in early life stages of the chub mackerel Scomber japonicus2018

    • 著者名/発表者名
      Tomihiko Higuchi, Toyoho Ishimura, Yasuhiro Kamimura, Kotaro Shirai, Hana Shindo, Kozue Nishida, Kosei Komatsu and Shin-ichi Ito
    • 学会等名
      OMIX Simposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Challenges on elucidation of climate variability impacts on living marine resources and new findings2018

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Ito, Tetsuichiro Funamoto, Osamu Shida, Yasuhiro Kamimura, Motomitsu Takahashi, Kotaro Shirai, Tomihiko Higuchi, Kosei Komatsu, Takaaki Yokoi, Tatsuya Sakamoto, Chenying Guo, Toyoho Ishimura, Michio Yoneda, and Megumi Enomoto
    • 学会等名
      OMIX Simposium
    • 国際学会
  • [学会発表] サンマ来遊予測モデルの開発2018

    • 著者名/発表者名
      筧 茂穂・阿保 純一・巣山 哲・冨士 泰期・石村 豊穂・白井 厚太朗・伊藤 進一
    • 学会等名
      海洋学会
  • [学会発表] 対馬暖流域における海水d18O と塩分の広域高密度調査2018

    • 著者名/発表者名
      石村 豊穂・北島聡・児玉武稔・高橋素光・対馬暖流系群 マイワシ検討会
    • 学会等名
      日本地球化学会
  • [学会発表] IsoPrime + SPICAL2 分析システムを活用した炭酸塩試料のクランプトアイソトープ分析に向けた試み2018

    • 著者名/発表者名
      西田 梢・石村 豊穂
    • 学会等名
      日本地球化学会
  • [学会発表] サンマ耳石の成長履歴にともなう酸素安定同位体比分析と回遊履歴推定へ向 けた試み2018

    • 著者名/発表者名
      平尾 萌・伊藤 進一・巣山 哲・冨士 泰期・白井 厚太朗・青野 智 哉・西田 梢・筧 茂穂・石村 豊穂
    • 学会等名
      日本地球化学会
  • [学会発表] 耳石酸素安定同位体比の高解像度分析によるマイワシの魚群識別と群形成時 期の推定2018

    • 著者名/発表者名
      青野 智哉・大内 翔・尾田 昌紀・安田 十也・南條 暢聡・高橋 素光・西田 梢・坂井 三郎・石村 豊穂
    • 学会等名
      日本地球化学会
  • [学会発表] 世界最高水準の環境解析と教育研究への展開2018

    • 著者名/発表者名
      石村豊穂
    • 学会等名
      全国高専フォーラム
  • [学会発表] Assessment of sea surface temperature range in the Eocene with individual planktic foraminiferal isotope analyses.2018

    • 著者名/発表者名
      Moriya, K, Ishimura, T, and Wilson, P.A.
    • 学会等名
      FORAMS
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of the relationship between salinity and stable oxygen isotope of surface seawater based on high resolution d18O mapping in Tsushima warm current area and the Sea of Japan2018

    • 著者名/発表者名
      ISHIMURA, T., KITAJIMA, S., GOTO, T., MORIMOTO, H., KODAMA, T., NANJO, N. , TANAKA, S., KOIDE, K., NISHIDA, K., TAKAHASHI, M.
    • 学会等名
      地球惑星連合大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Reconstruction of experienced temperature in early stage of chub mackerels Scomber japonicas by otolith oxygen isotope measurement2018

    • 著者名/発表者名
      Tomihiko Higuchi, Toyoho Ishimura, Yasuhiro Kamimura, Kotaro Shirai, Hana Shindo, Kozue Nishida, Kosei Komatsu, Shin-ichi Ito
    • 学会等名
      地球惑星連合大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Stable isotopic responses of fish otoliths of juvenile sardine Sardinops melanostictus experimentally cultured at different temperatures2018

    • 著者名/発表者名
      Kozue Nishida, Akira Hayashi, Michio Yoneda, Tohya Yasuda, Kohei Yamagishi, Tatsuya Sakamoto, Motomitsu Takahashi, Toyoho Ishimura
    • 学会等名
      地球惑星連合大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Detecting the difference of life history in a fish group by using micro-scale oxygen isotopic analysis of otoliths2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Aono,Kakeru Ouchi,Masanori Oda,Tohya Yasuda, Nobuaki Nanjo, Motomitsu Takahashi, Kozue Nishida, Saburo Sakai, Toyoho Ishimura
    • 学会等名
      地球惑星連合大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Reproducing migration history of Japanese sardine using otolith δ18O and a data assimilation model2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Sakamoto, Kosei Komatsu, Kotaro Shirai, Tomihiko Higuchi, Toyoho Ishimura, Yasuhiro Kamimura, Chikako Watanabe, Atsushi Kawabata, Michio Yoneda, Takashi Setou.
    • 学会等名
      6th International Otolith Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] A scheme to reproduce migration history of the Japanese sardine; combination use of otolith d18O and an individual-based migration model2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Sakamoto, Kosei Komatsu,K, Shirai Kotaro, Tomihiko Higuchi, Toyoho Ishimura, Takashi Setou, Yasuhiro Kamimura, Chikako Watanabe, Atsushi Kawabata
    • 学会等名
      地球惑星連合大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Size-age relationships in patellogastropod limpets2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, D., Nishida, K., Shirai, K., Sugihara, N., Ishimura, T. and Sasaki, T.
    • 学会等名
      貝類学会
  • [学会発表] Reconstruction of sea surface temperature and salinity at the Java Sea from coral Sr/Ca and δ18O2018

    • 著者名/発表者名
      源田 亜衣、鈴木 淳、石村 豊穂、池原 実、井上 麻夕里
    • 学会等名
      地球惑星連合大会
  • [学会発表] A new integrated method to elucidate climate variability impacts on living marine resources2018

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Ito, Tetsuichiro Funamoto, Osamu Shida, Yasuhiro Kamimura, Motomitsu Takahashi, Kotaro Shirai, Tomihiko Higuchi, Kosei Komatsu, Takaaki Yokoi, Tatsuya Sakamoto, Chenying Guo and Toyoho Ishimura
    • 学会等名
      2018 Pacific Transitional Area Symposium (PICES)
    • 国際学会
  • [学会発表] Otolith oxygen isotope analysis and experienced temperature in early stage of chub mackerels Scomber japonicas2018

    • 著者名/発表者名
      Tomihiko Higuchi, Toyoho Ishimura, Yasuhiro Kamimura, Kotaro Shirai, Hana Shindo, Kozue Nishida, Kosei Komatsu, Shin-ichi Ito
    • 学会等名
      6th International Otolith Symposium
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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