南極自由対流圏の大気バイオエアロゾル調査：アイスコア微生物の沈着メカニズム解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04474
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 小林 史尚 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (60293370)
• 研究分担者: 島田 照久 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (30374896) ; 東野 伸一郎 九州大学, 工学研究院, 准教授 (40243901) ; 林 政彦 福岡大学, 理学部, 教授 (50228590) ; 當房 豊 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (60572766) ; 伊村 智 国立極地研究所, 研究教育系, 教授 (90221788)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 大気バイオエアロゾル / 南極 / 自由対流圏 / アイスコア微生物

研究実績の概要

申請代表者小林は第54次南極地域観測隊に参加し、係留気球を用いた大気バイオエアロゾル(大気浮遊生物粒子)の直接採集・生物分析を行った。現在、研究成果をまとめているが、国際学会や学術論文などでその一部を発表し、高い評価を得ている。アイスコア微生物の沈着メカニズムを解明するためには、南極自由対流圏の大気バイオエアロゾルに関する調査が重要かつ不可欠であるが、現在まで全く実施されていない。分担者東野は、第54次南極観測隊において無人航空機を用いた高高度エアロゾル(大気浮遊粒子)調査を成功させた。この無人航空機をバイオエアロゾル用に改良し、南極自由対流圏バイオエアロゾル調査を実施する。本研究のアウトプットは、アイスコア微生物の沈着メカニズムを解明するばかりでなく、半球規模の微生物大陸間長距離輸送、極限微生物研究や南極生態系への大気の影響、先進的な南極観測や地球規模での微生物生態学、さらには「空の生態系解明」まで及ぶ。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2018年11月から2019年3月まで、研究代表者の小林史尚が、第60次日本南極地域観測隊夏隊に参加し、南極上空の大気バイオエアロゾル採集を実施した。内陸部のS17観測拠点においては無人航空機を用いた上空の大気バイオエアロゾルの直接採集と地上観測、ラングホブデ袋浦においては地上観測、昭和基地においては地上観測、南極観測船(砕氷艦)しらせにおける船上観測(往路・復路)を行った。また、同60次日本南極地域観測隊において無人航空機の操作等のサポートとして齊藤晃紀さんも同行した。

今後の研究の推進方策

2018年度に第60次日本南極地域観測隊において採集した南極地域の大気バイオエアロゾルサンプル(200個以上)のメタゲノム解析法や分離培養同定法といった生物分析を実施する。

研究成果

• [雑誌論文] Glacially sourced dust as a potentially significant source of ice nucleating particles (2019)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y., Adachi, K., DeMott, P. J., Hill, T. C. J., Hamilton, D. S., Mahowald, N. M., Nagatsuka, N., Ohata, S., Uetake, J., Kondo, Y. & Koike, M.
  • 雑誌名: Nature Geoscience 巻: 12 ページ: 253-258
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A comprehensive characterization of ice nucleation by three different types of cellulose particles immersed in water (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiranuma, N., Adachi, K., Bell, D. M., Belosi, F., Beydoun, H., Bhaduri, B., Bingemer, H., Budke, C., Clemen, H.-C., Conen, F., Cory, K. M., Curtius, J., DeMott, P. J., Eppers, Tobo, Y. et al.
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 19 ページ: 4823-4849
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 大気を通じて長距離・越境輸送される微生物―大気バイオエアロゾル－ (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林史尚
  • 雑誌名: 第52回緑膿菌感染症研究会講演記録集 巻: 52 ページ: 1-4
• [雑誌論文] 南極上空の微生物 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林史尚
  • 雑誌名: ロータリー週報卓話 巻: 10 ページ: 1-3
• [雑誌論文] Characteristics of droplet size distributions in low-level stratiform clouds observed from Tokyo Skytree (2018)
  • 著者名/発表者名: Misumi, R., Uji, Y., Tobo, Y., Miura, K., Uetake, J., Iwamoto, Y., Maesaka, T. & Iwanami, K.
  • 雑誌名: Journal of the Meteorological Society of Japan 巻: 96 ページ: 405-413
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ice nucleation by particles containing long-chain fatty acids of relevance to freezing by sea spray aerosols (2018)
  • 著者名/発表者名: DeMott, P. J., Mason, R. H., McCluskey, C. S., Hill T. C. J., Perkins, R. J., Desyaterik, Y., Bertram, A. K., Trueblood, J. V., Grassian, V. H., Qiu, Y., Molinero, V., Tobo, Y., Sultana, C. M., Lee, C. & Prather, K. A.
  • 雑誌名: Environmental Science: Processes and Impacts 巻: 20 ページ: 1559-1569
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The effect of tar spot pathogen on host plant carbon balance and its possible consequences on a tundra ecosystem (2018)
  • 著者名/発表者名: Masumoto, S., Uchida, M., Tojo, M., Herrero, M., Mori, A.S. and Imura, S.
  • 雑誌名: Oecologia 巻: 186 ページ: 843-853
  • DOI: org/10.1007/s00442-017-4037-7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Occurrence pattern of the parasitic fungus Rhytisma polare (Ascomycota) on the polar willow (Salix Polaris) under limited water conditions in a high-Arctic semi-desert. (2018)
  • 著者名/発表者名: Masumoto, S., Tojo, M., Imura, S., Herrero, M. and Uchida, M.
  • 雑誌名: Polar Biology 巻: 41 ページ: 1105-1110
  • DOI: org/10.1007/s00300-018-2269-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A comparative study of wavelength-dependent photoinactivation in photosystem II of drought-tolerant photosynthetic organisms in Antarctica and the potential risks of photoinhibition in the habitat (2018)
  • 著者名/発表者名: Kosugi, M., Maruo, F., Inoue, T., Kurosawa, N., Kawamata, A., Koike, H., Kamei, Y., Kudoh, S. and Imura. S.
  • 雑誌名: Annals of Botany 巻: 122 ページ: 1263-1278
  • DOI: 10.1093/aob/mcy139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Species identification of Pinus pollen found in Belukha glacier, Russian Altai Mountains, using a whole-genome amplification method (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa, F., Suyama, Y., Imura, S. and Motoyama, H
  • 雑誌名: Forests 巻: 9 ページ: 444-444
  • DOI: org/10.3390/f9080444
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of snow cover on the phenology of the moss Racomitrium lanuginosum (2018)
  • 著者名/発表者名: Maruo, F. and Imura, S
  • 雑誌名: The Bryologist 巻: 121 ページ: 148-157
  • DOI: org/10.1639/0007-2745-121.2.148
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical analysis based on meteorological data factors related to ozone hole generation in Antarctica (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., Tsurunaga, Y., Kudoh, S., Imura, S. and Yoshino, K
  • 雑誌名: Journal of the Society of Electrical Materials Engineering 巻: 27 ページ: 25-37
  • 査読あり
• [学会発表] 南極上空の微生物 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林史尚
  • 学会等名: 弘前ロータリー卓話会
  • 招待講演
• [学会発表] 南極と自然エネルギー (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林史尚
  • 学会等名: 白神自然学校インストラクター養成講座
  • 招待講演
• [学会発表] 60次における大気バイオエアロゾル観測と問題点 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林史尚
  • 学会等名: 第21回南極エアロゾル研究会
  • 招待講演
• [学会発表] カイトプレーンによるバイオエアロゾルサンプリング計画 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林史尚
  • 学会等名: 第8回無人機航空機の活用による極地観測の展開
  • 招待講演
• [学会発表] 空飛ぶ微生物 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林史尚
  • 学会等名: しらせ大学講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 陸奥湾の風況 (2018)
  • 著者名/発表者名: 島田照久
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2018
• [学会発表] Recent progress and perspectives in ice nucleation studies at Ny-Ålesund, Svalbard (2018)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y., Adachi, K., DeMott, P. J., Hill, T. C. J., Hamilton, D. S., Mahowald, N. M., Nagatsuka, N., Ohata, S., Uetake, J., Kondo, Y., Koike, M., Mazzola, M. & Cappelletti, D
  • 学会等名: Ny-Ålesund Atmosphere Flagship open workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of immersion freezing properties of dark-colored particles under mixed-phase cloud conditions (2018)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y., Moteki, N., Adachi, K., Ohata, S., Yoshida, A., Koike, M. & Kondo, Y.,
  • 学会等名: 10th International Aerosol Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Potential influence of aerosols on ice nucleation in mixed-phase clouds (2018)
  • 著者名/発表者名: Tobo, Y.
  • 学会等名: JpGU Meeting 2018
• [図書] The Ecological Role of Micro-organisms in the Antarctic Environment (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakai, R., Imura, S. and Naganuma, T
  • 総ページ数: 43
  • 出版者: Springer