森林バイオエアロゾルを標的とした高高度大気観測：風送拡散とその気候影響の評価

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H03385
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 牧 輝弥 近畿大学, 理工学部, 教授 (70345601)
• 研究分担者: 保坂 健太郎 独立行政法人国立科学博物館, 植物研究部, 研究主幹 (10509417) ; 北 和之 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (30221914) ; 石塚 正秀 香川大学, 創造工学部, 教授 (50324992) ; 渡辺 幸一 富山県立大学, 工学部, 教授 (70352789) ; 五十嵐 康人 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (90343897)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: バイオエアロゾル / 気候変動 / きのこ / 真菌 / 雲形成 / 氷核活性微生物 / 森林 / 局所的豪雨

研究実績の概要

氷雲の形成を促す「氷晶核(氷核活性を持つ粒子)」の発生源は不明であり，その粒子密度は気候変動予測での不確定因子となる。その為，近年，分析・観測技術の向上に伴い検出可能となった大気浮遊微生物(バイオエアロゾル)の氷核活性へ学術的関心が集まっている。申請者らは，長年の飛行機観測などで，高度数千mの粒子から氷核活性を持つ微生物(約50種)を検出しており，その種類から森林由来であると推察してきた。しかし，微生物の森林からの放出量は定かでなく，氷晶核の主要発生源とは断定できない。そこで，本研究では，観測機器を完備した森林観測サイトでの地上観測に，微生物捕集に特化した高高度大気観測を併用することで，森林地表から高高度までの浮遊微生物の鉛直分布を明かとし，氷核活性微生物の森林からの放出量を追究しつつある。
2021年度は，森林バイオエアロゾルの捕集する観測調査を，茨城県筑波実験植物園において実施した。大気微生物が増える時期(8月と1月)に，筑波実験植物園において，ヘリコプターと建物屋上を利用し，それぞれ高度500ｍと20m（樹冠）で大気粒子を捕集した。従来の結果と同様に，真菌の胞子が樹冠上まで浮遊し垂直分布していることを改め確認した。また，大気粒子試料から，真菌と細菌が5種程度分離培養され，高い氷核活性を持つ株も確認され，カビやキノコの胞子が樹冠外に放出され雲形成に関わっている可能性が高まった。一方，この３年間に採取した大気粒子試料から直接抽出した微生物のゲノムDNA（培養を経ない）を解析した結果，森林内外を浮遊する細菌と真菌は数百種以上で構成され，季節によって森林内外の垂直混合の程度が異なる現象を確認した。
こうした風送微生物に関する研究成果は話題性があり，書籍「大気微生物の世界：牧輝弥著」にまとめられている。また，一般市民からの注目も熱く，国際放送番組（NHKワールド サイエンスビュー）に二年にわたり放送された。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] オークランド工科大学(ニュージーランド)
  • 国名: ニュージーランド
  • 外国機関名: オークランド工科大学
• [国際共同研究] イエール大学ーシンガポール国立大学(シンガポール)
  • 国名: シンガポール
  • 外国機関名: イエール大学ーシンガポール国立大学
• [国際共同研究] マンチェスター大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: マンチェスター大学
• [雑誌論文] Characteristic Changes of Bioaerosols in Beijing and Tsogt-Ovoo During Dust Events (2022)
  • 著者名/発表者名: Dong Xiaofei、Chen Bin、Maki Teruya、Shi Guangyu、Duan Minzheng、Khalid Bushra
  • 雑誌名: Frontiers in Environmental Science 巻: 10 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fenvs.2022.795489
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Airborne bacterial communities over the Tibetan and Mongolian Plateaus: variations and their possible sources (2021)
  • 著者名/発表者名: Qi Jing、Huang Zhongwei、Maki Teruya、Kang Shichang、Guo Junming、Liu Keshao、Liu Yongqin
  • 雑誌名: Atmospheric Research 巻: 247 ページ: 105215～105215
  • DOI: 10.1016/j.atmosres.2020.105215
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Desert and anthropogenic mixing dust deposition influences microbial communities in surface waters of the western Pacific Ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: Maki Teruya、Lee Kevin C.、Pointing Stephen B.、Watanabe Koichi、Aoki Kazuma、Archer Stephen D.J.、Lacap-Bugler Donnabella C.、Ishikawa Akira
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 791 ページ: 148026～148026
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.148026
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] トピックス能登上空 3000mで採取した納豆菌で作った『そらなっとう』 (2020)
  • 著者名/発表者名: 牧 輝弥
  • 雑誌名: BIO九州 巻: - ページ: -
• [雑誌論文] 長距離輸送される黄砂バイオエアロゾルの特性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 牧輝弥、小林史尚、岩坂泰信
  • 雑誌名: エアロゾル研究 巻: 35 ページ: 20～26
  • 査読あり
• [雑誌論文] 能登半島珠洲市における大気中の二酸化硫黄および硫酸塩粒子濃度の測定：越境汚染と桜島噴煙の影響について (2020)
  • 著者名/発表者名: 渡辺幸一、 山崎暢浩
  • 雑誌名: Journal of Ecotechnology Research 巻: 19 ページ: 17～24
  • 査読あり
• [雑誌論文] 環境省レッドリスト掲載地下生菌（スナタマゴタケ、ハハシマアコウショウロ、シンジュタケ）の再探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 折原貴道、保坂健太郎、山本航平、大前宗之、畠山颯太、糟谷大河
  • 雑誌名: Truffology 巻: 3 ページ: 17～27
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 茨城県の海岸砂丘において採集されたGastrosporium属（スッポンタケ目）の一新種 (2020)
  • 著者名/発表者名: 糟谷大河、塙祥太、保坂健太郎
  • 雑誌名: Truffology 巻: 3 ページ: 9～16
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 2019年度日本菌学会菌類観察会目録 (2020)
  • 著者名/発表者名: 保坂健太郎、細矢剛、服部力、安藤洋子、谷口雅仁、種山裕一、糟谷大河、工藤伸一、田中和明、佐野輝
  • 雑誌名: 日本菌学会ニュースレター 巻: 2 ページ: 8～12
• [雑誌論文] Gymnosporangium raphiolepidis comb. nov.(Pucciniales) for Aecidium raphiolepidis inferred from phylogenetic evidence. (2020)
  • 著者名/発表者名: KASUYA TAIGA、HOSAKA KENTARO、KAKISHIMA MAKOTO
  • 雑誌名: Phytotaxa 巻: 460 ページ: 110～114
  • DOI: 10.11646/phytotaxa.460.1.7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Diversity of Gyroporus (Gyroporaceae, Boletales): rpb2 phylogeny and three new species. (2020)
  • 著者名/発表者名: Davoodian, N., Hosaka, K., Raspe, O., Asher, O. A., Franck, A. R., De Kesel, A., ... & Halling, R. E.
  • 雑誌名: Phytotaxa 巻: 434 ページ: 208～218
  • DOI: 10.11646/PHYTOTAXA.434.3.2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Complementary molecular methods reveal comprehensive phylogenetic diversity integrating inconspicuous lineages of early-diverged wood-decaying mushrooms (2020)
  • 著者名/発表者名: Shirouzu Takashi、Matsuoka Shunsuke、Doi Hideyuki、Nagata Nobuaki、Ushio Masayuki、Hosaka Kentaro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 1～12
  • DOI: 10.1038/s41598-020-59620-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Abundances and Microphysical Properties of Light‐Absorbing Iron Oxide and Black Carbon Aerosols Over East Asia and the Arctic (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Atsushi、Moteki Nobuhiro、Ohata Sho、Mori Tatsuhiro、Koike Makoto、Kondo Yutaka、Matsui Hitoshi、Oshima Naga、Takami Akinori、Kita Kazuyuki
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 125 ページ: e2019JD032301
  • DOI: 10.1029/2019JD032301
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rain-induced bioecological resuspension of radiocaesium in a polluted forest in Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Kita Kazuyuki、Igarashi Yasuhito、Kinase Takeshi、Hayashi Naho、Ishizuka Masahide、Adachi Kouji、Koitabashi Motoo、Sekiyama Tsuyoshi Thomas、Onda Yuichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 1～15
  • DOI: 10.1038/s41598-020-72029-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rain-enhanced/induced bioecological resuspension of radiocaesium in a polluted forest in Fukushima (2020)
  • 著者名/発表者名: Igarashi Yasuhito、Kita Kazuyuki、Kinase Takashi、Hayashi Naho、Ishizuka Masahide、Adachi Kouji、Koitabashi Motoo、Onda Yuichi
  • 雑誌名: In EGU General Assembly Conference Abstracts 巻: - ページ: 22136
  • DOI: 10.5194/egusphere-egu2020-22136
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Re-assessment of airborne radiocesium re-suspended from contaminated ground surface after the Fukushima Nuclear Accident (2020)
  • 著者名/発表者名: Kajino Mizuo、Watanabe Akira、Igarashi Yasuhito、Zaizen Yuji、Kinase Takeshi、Ishizuka Masahide、Kita Kazuyuki
  • 雑誌名: In EGU General Assembly Conference Abstracts 巻: - ページ: 19840
  • DOI: 10.5194/egusphere-egu2020-19840
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dependency of particle size distribution at dust emission on friction velocity and atmospheric boundary-layer stability (2020)
  • 著者名/発表者名: Shao Yaping、Zhang Jie、Ishizuka Masahide、Mikami Masao、Leys John、Huang Ning
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 20 ページ: 12939～12953
  • DOI: 10.5194/acp-20-12939-2020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] FLEXIBLE RESERVOIR FLOOD CONTROL USING A REVERSE ROUTING METHOD WITH A KINEMATIC WAVE EQUATION (2020)
  • 著者名/発表者名: TSUDA Morimasa、ISHIZUKA Masahide
  • 雑誌名: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B1 (Hydraulic Engineering) 巻: 76 ページ: I_847～I_852
  • DOI: 10.2208/jscejhe.76.2_I_847
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] REGRESSION OF IMBALANCED RIVER DISCHARGE DATA USING RESAMPLING TECHNIQUE (2020)
  • 著者名/発表者名: OKAZAKI Yuriko、OKAZAKI Shinichiro、KAJITANI Yoshio、ISHIZUKA Masahide
  • 雑誌名: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B1 (Hydraulic Engineering) 巻: 76 ページ: I_133～I_138
  • DOI: 10.2208/jscejhe.76.2_I_133
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] バイオエアロゾルにおける微生物群の遺伝学的特徴 (2020)
  • 著者名/発表者名: 牧輝弥、作田裕也、河合慶、藤田達之、甲斐憲次、北和之、五十嵐康人、保坂健太郎、高見英人、小林史尚、黒崎泰典、石塚正秀、能田
  • 学会等名: 第13回大気バイオエアロゾルシンポジウム（開催中止）
• [学会発表] 2019年7月の筑波実験植物園におけるきのこ胞子の放出観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 石塚正秀、五十嵐康人、北和之、保坂健太郎、牧輝也、田中邦明、宮本えりか、羽田野祐子
  • 学会等名: 第13回大気バイオエアロゾルシンポジウム（開催中止）
• [学会発表] 森林からのバイオエアロゾル放出フラックス推定の試み (2020)
  • 著者名/発表者名: 北和之、南光太郎、堅田元喜、反町篤行、原田晃司、林奈穂、保坂健太郎、牧輝弥、石塚正秀、渡辺幸一、羽田野祐子、五十嵐康人
  • 学会等名: 第13回大気バイオエアロゾルシンポジウム（開催中止）
• [学会発表] 大気エアロゾルと植物・菌類間での放射性セシウム移行可能性の研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 北和之、加納瑞季、二井矢航、木村茉央、古川純、羽田野祐子、五十嵐康人
  • 学会等名: 2019年度放射能環境動態・影響評価ネットワーク共同研究拠点年次報告会
• [学会発表] Measurement of emission flux of radioactive cesium to the atmospher (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Olivier, K. Kita, M. Denis, K. Harada, N. Hayashi, K. Minami, Y. Hatano, Y.Igarashi
  • 学会等名: 2019年度放射能環境動態・影響評価ネットワーク共同研究拠点年次報告会
• [学会発表] 筑波実験植物園におけるバイオエアロゾルとセシウム濃度の時系列データ解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 石塚正秀、田中邦明、宮本えりか、羽田野祐子、保坂健太郎、北和之、牧輝也、五十嵐康人
  • 学会等名: 2019年度放射能環境動態・影響評価ネットワーク共同研究拠点年次報告会
• [学会発表] 地下生菌（トリュフ類）と小動物を介した森林内の放射性セシウムの動態把握 (2020)
  • 著者名/発表者名: 保坂健太郎、山本航平、糟谷大河、南京沃、石庭寛子
  • 学会等名: 2019年度放射能環境動態・影響評価ネットワーク共同研究拠点年次報告会
• [学会発表] 世界中のきのこを通して見た世界 (2020)
  • 著者名/発表者名: 保坂健太郎
  • 学会等名: 第19回日本分類学会連合公開シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 夏季の放射性セシウム再飛散－バイオエアロゾルの役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐 康人
  • 学会等名: 第28回 放射線利用総合シンポジウム
  • 招待講演
• [図書] 雨もキノコも鼻クソも大気微生物の世界 気候・健康・発酵とバイオエアロゾル (2021)
  • 著者名/発表者名: 牧輝弥
  • 総ページ数: 248
  • 出版者: 築地書館
  • ISBN: 978-4-8067-1627-3
• [備考] 近畿大学 理工学部・大学院 総合理工学研究科
  • URL: https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/education/teachers/detail/03_maki_teruya.html
• [備考] 環境微生物学研究室のブログ
  • URL: https://kankyobiseibutu.hatenablog.com/
• [備考] 近畿大学 環境微生物学研究室
  • URL: https://sites.google.com/view/kankyoubiseibutsugaku/?authuser=1