酸化還元環境に応じた底生有孔虫のエネルギー獲得様式のスイッチ

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22740340
• 研究機関: 独立行政法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 野牧 秀隆 独立行政法人海洋研究開発機構, 海洋・極限環境生物圏領域, 研究員 (90435834)
• キーワード: 底生有孔虫 / 硝酸塩呼吸 / 飼育実験 / 物質循環

研究概要

本課題の目的は、底生有孔虫が堆積物中の化学環境に応じてエネルギーの獲得形式をスイッチすることで、有孔虫のような小型底生生物がダイナミックに堆積物中を移動、適応しながら物質を代謝し、物質循環に貢献しているという仮説を、実験的手法により確かめることである。
本年は、季節的および堆積物中の深度方向で好気、嫌気環境が変化する浅海域の底生有孔虫を用いた飼育実験と、その分析を行った。底生有孔虫Ammonia beccariiを、好気的環境および嫌気的環境下で1ヶ月間飼育し、同位体比の異なる硝酸塩を定期的に添加し、底生有孔虫もしくはその共生細菌がどのような環境下で硝酸塩呼吸を利用し、有孔虫細胞内の同位体比に反映されているかを検討した。その結果、好気的な環境下ではほとんど硝酸塩を利用していない一方で、嫌気的な環境下では硝酸塩呼吸がかなり活発に行われていることが明らかになった。硝酸塩呼吸の程度は、細胞、殻に残されているアミノ酸の窒素同位体比に記録されているようであり、その結果から、自然環境に生息するAmmonia beccariiも生活史の半分以上は嫌気的な環境で生活している(硝酸塩呼吸に依存している)ことを示唆する。
これらの結果を踏まえ、堆積物の表層は酸化的な一方深部は嫌気的であり、さまざまな有孔虫種がすみ分けている相模湾の底生有孔虫についても、自然環境の試料を用いて、どの種が、どの深度で硝酸塩呼吸を行っているかを検討した。その結果、おもに堆積物の深部に生息するGlobobulimina affinisで、硝酸塩呼吸に依存した窒素同位体比の証拠が見られた。一方で、深度方向で硝酸塩呼吸の程度に明確な変化は見られず、1個体がさまざまな環境を行き来し、その環境に応じた呼吸を行っていることが示唆される。

研究成果

• [雑誌論文] Novel use of burrow casting as a research tool in deep-sea ecology (2012)
  • 著者名/発表者名: Seike K, Jenkins RG, Watanabe H, Nomaki H, Sato K
  • 雑誌名: Bilology Letters
  • DOI: DOI:10.1098/rsbl.2011.1111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differing utilization of glucose and algal particulate organic matter by deep-sea benthic organisms of Sagami Bay, Japan (2011)
  • 著者名/発表者名: Nomaki H, Ogawa NO, Takano Y, Suga H, Ohkouchi N, and Kitazato H.
  • 雑誌名: Marine Ecology Progress Series 巻: 431 ページ: 11-24
  • URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0967063709000909
  • 査読あり
• [雑誌論文] Response of the benthic foraminiferal community to a simulated short-term phytodetritus pulse in the abyssal North Pacific (2011)
  • 著者名/発表者名: Enge AJ, Nomaki H, Ogawa NO, Witte U, Moeseneder MM, Lavik G, Ohkouchi N, Kitazato H, Ku. era M, Heinz P
  • 雑誌名: Marine Ecology Progress Series 巻: 438 ページ: 129-142
  • URL: http://www.int-res.com/abstracts/meps/v438/p129-142/
  • 査読あり
• [学会発表] 深海底での炭素固定量の現場測定実験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野牧秀隆, 井上健太郎, 菅寿美・豊福高志・土屋正史・北里洋
  • 学会等名: Blue Earth 2012
  • 発表場所: 品川、東京海洋大学
  • 年月日: 2012-02-22
• [学会発表] Deep-sea benthic archaea recycle relic membrane lipids : insight from "in situ ^<13>C-incubation experiment" and its lipidomics (2011)
  • 著者名/発表者名: Takano Y, Chikaraishi Y, Ogawa NO, Nomaki H, Morono Y, Inagaki F, Hinrichs Kai-Uwe, Ohkouchi N
  • 学会等名: 25^th> International Meeting on Organic Geochemistry
  • 発表場所: Casino Kursaal、インターラーケン、スイス
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 底生有孔虫の細胞質に由来する有機物の微好気/嫌気的環境下での長期保存 (2011)
  • 著者名/発表者名: 野牧秀隆、小川奈々子、大河内直彦、北里洋
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 幕張、幕張メッセ
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] Algal carbon processing by benthic foraminifera and microbes across the Arabian Sea Oxygen Minimum Zone (2011)
  • 著者名/発表者名: Nomaki H, Inoue K, Suga H, Kitazato H
  • 学会等名: EGU2011
  • 発表場所: ウィーン国際会議場、オーストリア
  • 年月日: 2011-04-07
• [備考]
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/seika/pub-j/res/ress/nomakih/index.html