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2015 年度 実施状況報告書

風送エアロゾルが攪乱する海洋微生物生態:船舶を利用した洋上培養実験

研究課題

研究課題/領域番号 26340049
研究機関金沢大学

研究代表者

牧 輝弥  金沢大学, 物質化学系, 准教授 (70345601)

研究分担者 石川 輝  三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (00273350)
青木 一真  富山大学, 理工研究部, 教授 (90345546)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードバイオエアロゾル / 海洋影響 / 地球温暖化 / 海洋植物プランクトン / 海洋細菌
研究実績の概要

中国砂漠地域を起源とする黄砂粒子や中国都市部で発生する大気汚染粒子(PM2.5) などの大気粒子(エ アロゾル)に は,無機物(鉱物)や有機物(生物成分)が含まれ,大陸から外洋へと長距離輸送され,その海洋影響評価は極めて重要な課題である(図2)。海洋に沈着したエアロ ゾルから溶出した化学成分は,植物プランクトンや細菌などの栄養塩(リンやチッ素など)や必須微量元素(鉄や亜鉛など)となり,その増殖を促す反面,有害金属(Cu, Pbなど)が微生物の増殖 を抑制する場合もある。現在,合衆国と日本の多くの研究グループが,環境実測データ(化学分析,衛生データ等)を使ったモデル計算によるシミュレーションで大気・海洋研究を進めている。
これに対し,申請者らの調査研究では,山岳積雪および大気観測の野外調査において,中国から飛来するエアロゾル(黄砂と汚染粒子)の粒子試料を捕集し,太平洋沖合の海水に添加培養する船舶洋上実験を実施することで,黄砂と汚染粒子が海洋微生物へ及ぼす影響を直接検証することを試みる。この結果,大気粒子(特に汚染粒子)から溶出する硝酸あるいは有機物が,植物プランクトン(大型珪藻など)の増殖を著しく促進させることが実証された。海洋と気象の条件が揃えば,越境エアロゾルが一次生産者を大きく変動させる潜在的な影響力があると言える。さらに,最先端の遺伝子解析技術である次世代シーケンサーを導入し,世界的にも理解が遅れている「エアロゾルが及ぼす海洋細菌への動態影響」を評価した結果,大気試料を添加した海水では,低栄養細菌が減少し,有機物を分解する細菌群が増殖することが判明した。さらに,大気粒子自体に含まれる微生物(バイオエアロゾル)も,同様に解析したところ,400種以上の膨大未知な細菌群が検出され,海洋への移入とその影響が示唆された。

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

これまでの洋上培養実験で得られた試料の解析を進めており、当初予定していた実験はほぼ完了したと見なせる。さらに、解析結果も良好であり、「沈着エアロゾルによる海洋微生物が増殖する」という現象を確実に実証することに成功した。本成果は、海水学会誌に和文で掲載され、さらには、国際学術誌Deep Sea Research Iに登校中であり、査読者とのやり取りを行っている。また、次世代シーケンサーでの解析を導入したことで、既存の実験データをバイオインフォマティクス解析でき、予期していなかった意味深い知見が得られる可能性がある。

今後の研究の推進方策

次世代シーケンサーは,従来の遺伝子解析に較べ1000倍から100000倍の遺伝子情報を提供し,海水中の膨大未知な細菌群に関する遺伝子データベースが得られる。主立った細菌種(優占種)については直感的に考察できるが,マイナーな種(非優占種)については,コンピュータを駆使した解析(バイオインフォマティクス解析)が不可欠となる。しかも,エアロゾルの移入によって海水へと混入する大気微生物を解析するにも,次世代シーケンサーが有用であり,エアロゾルに含まれる膨大未知な微生物群の理解にも解析が不可欠となる。そこで,山岳・大気観測調査および海洋実験調査を続行しながら,収集されてくる膨大な遺伝子データベースを解析する必要がある。

次年度使用額が生じた理由

購入予定の解析消耗品が予定より安価となりました。

次年度使用額の使用計画

次年度にて消耗品を購入します。

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 4件、 招待講演 10件) 備考 (2件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [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] 中国科学院 大気物理研究所(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      中国科学院 大気物理研究所
  • [雑誌論文] Evaluation of the toxicity of a Kosa (Asian duststorm) event from view of food poisoning: observation of Kosa cloud behavior and real-time PCR analyses of Kosa bioaerosols during May 2011 in Kanazawa, Japan2016

    • 著者名/発表者名
      F. Kobayashi, K. Iwata, T. Maki, M. Kakikawa, T. Higashi, M. Yamada, T. Ichinose, Y. Iwasaka
    • 雑誌名

      Air Quality, Atmosphere and Health

      巻: 9(1) ページ: 3-14

    • DOI

      OI10.1007/s11869-015-0333-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 中国大陸からの越境エアロゾルが貧栄養海域微生物に及ぼす生態学的影響の解明:太平洋沖合の海水を用いた洋上培養実験2016

    • 著者名/発表者名
      朝日裕也, 牧 輝弥, 石川 輝, 松永智樹, 渡辺幸一, 青木一真, 堀内 周, 長谷川 浩, 岩坂泰信
    • 雑誌名

      日本海水学会

      巻: 70 ページ: 28-40

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phylogenetic analysis of bacterial species compositions in sand dunes and dust aerosol in an Asian dust source area, the Taklimakan Desert2016

    • 著者名/発表者名
      F. Puspitasari, T. Maki, G. Shi, C. Bin, F. Kobayashi, H. Hasegawa, Y. Iwasaka
    • 雑誌名

      Atmosphere and Health

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      10.1007/s11869-015-0367-y

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Variations of ice nuclei concentrahttps://www-kofu.jsps.go.jp/kofu1/images/title_img1.giftion induced by rain and snowfall 1 within a local forested site in Japan2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hara, T. Maki, F. Kobayashi, M. Kakikawa, M. Wada, A. Matsuki
    • 雑誌名

      Atmospheric Environmen

      巻: 127 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1016/j.atmosenv.2015.12.009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atmospheric bioaerosols originating from Adélie penguins (Pygoscelis adeliae): ecological observations of airborne bacteria at Hukuro Cove, Langhovde, Antarctica2016

    • 著者名/発表者名
      F. Kobayashi, T. Maki, M. Kakikawa, T. Noda, H. Mitamura, A. Takahashi, S. Imura, Y. Iwasaka
    • 雑誌名

      Polar Science

      巻: 10 ページ: 71-78

    • DOI

      10.1016/j.polar.2015.12.002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] プロダクトイノベーション「そらなっとう」開発秘話:空飛ぶ納豆菌はなぜ発見されたのか?2016

    • 著者名/発表者名
      牧輝弥,岩坂泰信,吉田圭吾,小林史尚,河合賢人,市瀬孝道
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 54 ページ: 289-293

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The role of Toll-like receptors and MyD88 in Bjerkandera adusta-induced lung inflammation2015

    • 著者名/発表者名
      M. He, T. Ichinose, Y. Song, Y. Yoshida, F. Kobayashi, T. Maki, S Yoshida, H Takano, T Shibamoto, G. Guifan Sun
    • 雑誌名

      Int. Arch. Allergy Immunol.

      巻: 168 ページ: 96-106

    • DOI

      10.1159/000441895)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vertical distribution of airborne bacterial communities in an Asian-dust downwind area, Noto Peninsula2015

    • 著者名/発表者名
      T. Maki, K. Hara, F. Kobayashi, Y. Kurosaki, M. Kakikawa, A. Matsuki, C. Bin, G. Shi, H. Hasegawa, Y. Iwasaka
    • 雑誌名

      Atmospheric Environment

      巻: 119 ページ: 282-293

    • DOI

      10.1016/j.atmosenv.2015.08. 052F

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bioprocess of Kosa bioaerosols: effect of ultraviolet radiation on airborne bacteria within Kosa (Asian dust)2015

    • 著者名/発表者名
      F. Kobayashi, T. Maki, M. Kakikawa, M. Yamada, F. Puspitasari, Y. Iwasaka
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 119 ページ: 570-579

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2014.10.015, reference number:JBIOSC1581

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 放射性セシウムの環境動態解析に向けたLA-ICP-MS分析の応用2015

    • 著者名/発表者名
      牧輝弥
    • 雑誌名

      ぶんせき

      巻: 10 ページ: 466

    • 査読あり
  • [学会発表] Comparisons of the microbial communities in bioaerosol between Asian dust (Kosa) source and downwind areas2016

    • 著者名/発表者名
      T. Maki
    • 学会等名
      International Symposium on Trans-boundary Pollution and Integrated Research Studies,
    • 発表場所
      Japan, Kanazawa, Kanazawa university
    • 年月日
      2016-03-07 – 2016-03-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アシア大陸の砂漠て生まれるバイオエアロソル公開セミナー;バイオエアロソル研究の最前線 ~空飛ふ微生物の知られさる正体~2016

    • 著者名/発表者名
      牧輝弥、
    • 学会等名
      JSPS 研究拠点形成事業
    • 発表場所
      名古屋、名古屋大学
    • 年月日
      2016-02-19 – 2016-02-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Multilocus sequence typing(MLST)解析を用いた黄砂バイオエアロゾルの系統地理学的分析2015

    • 著者名/発表者名
      河合賢人,牧輝弥,小林史尚,柿川真紀子,松木篤,黒崎泰典,篠田雅人,陳彬,石廣玉,金亮勲,洪天祥,長谷川浩,岩坂泰信
    • 学会等名
      平成27年度日本化学会近畿支部北陸地区講演会と研究発表会
    • 発表場所
      金沢、金沢大学
    • 年月日
      2015-11-27 – 2015-11-27
  • [学会発表] 核酸塩基配列のMultilocus sequence typing解析による大気微生物群の系統地理学的分析2015

    • 著者名/発表者名
      河合賢人,牧輝弥,小林史尚,柿川真紀子,松木篤,黒崎泰典,篠田雅人,陳彬,石廣玉,金亮勲,洪天祥,長谷川浩,岩坂泰信
    • 学会等名
      日本分析化学会中部支部「分析中部・ゆめ21」若手交流会・第15回高山フォーラム
    • 発表場所
      高山、高山市図書館「煥章館」
    • 年月日
      2015-11-14 – 2015-11-14
  • [学会発表] Multilocus sequence typing(MLST)解析を用いた黄砂バイオエアロゾルの系統地理学的解析2015

    • 著者名/発表者名
      河合賢人,牧輝弥,小林史尚,柿川真紀子,松木篤,黒崎泰典,篠田雅人,陳彬,石廣玉,金亮勲,洪天祥,長谷川浩,岩坂泰信
    • 学会等名
      第8回北陸合同バイオシンポジウム
    • 発表場所
      金沢、石川県立大学
    • 年月日
      2015-10-30 – 2015-10-30
  • [学会発表] 大気バイオエアロゾルのDAPI染色による蛍光顕微鏡観察2015

    • 著者名/発表者名
      前川 陽、牧 輝弥、小林 史尚、岩坂 泰信
    • 学会等名
      第8回北陸合同バイオシンポジウム
    • 発表場所
      金沢、石川県立大学
    • 年月日
      2015-10-30 – 2015-10-30
  • [学会発表] Multilocus sequence typing(MLST)解析を用いた黄砂バイオエアロゾルの長距離輸送の検討2015

    • 著者名/発表者名
      河合賢人,牧輝弥,小林史尚,陳彬,石廣玉,青木一真,金亮勲,洪天祥,長谷川浩,岩坂泰信
    • 学会等名
      第30回微生物生態学会土浦大会
    • 発表場所
      土浦、土浦亀城プラザ
    • 年月日
      2015-10-18 – 2015-10-18
  • [学会発表] 大気バイオエアロゾルの定量分析にむけたDAPI染色による蛍光顕微鏡観察法の検証2015

    • 著者名/発表者名
      前川 陽、牧 輝弥、小林 史尚、岩坂 泰信
    • 学会等名
      第30回微生物生態学会土浦大会
    • 発表場所
      土浦、土浦亀城プラザ
    • 年月日
      2015-10-18 – 2015-10-18
  • [学会発表] 「そらなっとう」の開発について―黄砂バイオエアロゾルは悪い奴か?良い奴か?-2015

    • 著者名/発表者名
      牧輝弥
    • 学会等名
      石川県地域連携事業セミナー
    • 発表場所
      羽咋、宝達高校
    • 年月日
      2015-10-14 – 2015-10-14
    • 招待講演
  • [学会発表] 空飛ぶ微生物ハンターの研究室にようこそ!2015

    • 著者名/発表者名
      牧輝弥
    • 学会等名
      第9回車室内環境技術部門委員会セミナー
    • 発表場所
      金沢、金沢大学
    • 年月日
      2015-08-28 – 2015-08-28
    • 招待講演
  • [学会発表] Comparisons of the community structures of airborne bacteria between Asian dust (Kosa) source and downwind areas, , August 11, 2015 Lanzhou, China (招待講演).2015

    • 著者名/発表者名
      T. Maki, F. Kobayashi, M. Kakikawa, A. Matsuki, K. Kai, Y. Kurosaki, K. Onishi, M. Shinoda, B. Chen, G. Shi, Y. H. Kim, C. S. Hong, K. Watanabe, Y. Iwasaka
    • 学会等名
      International workshop on Outbreaks of Asian Dust and Environmental Regime Shift - Second JSPS Seminar
    • 発表場所
      Lanzhou, China
    • 年月日
      2015-08-11 – 2015-08-15
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Lecture for the investigation of atmospheric bioaerosols2015

    • 著者名/発表者名
      T. Maki
    • 学会等名
      International workshop on Outbreaks of Asian Dust and Environmental Regime Shift - Second JSPS Seminar
    • 発表場所
      Lanzhou, China
    • 年月日
      2015-08-11 – 2015-08-15
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 空飛ぶ微生物ハンター「空飛ぶ納豆菌」を捕まえる2015

    • 著者名/発表者名
      牧輝弥
    • 学会等名
      中部大学セミナー
    • 発表場所
      名古屋、中部大学中高等学術研究所
    • 年月日
      2015-07-29 – 2015-07-29
    • 招待講演
  • [学会発表] 「そらなっとう」はどうやって生まれたか?2015

    • 著者名/発表者名
      牧輝弥
    • 学会等名
      発酵大学セミナー
    • 発表場所
      金沢、金城納豆食品
    • 年月日
      2015-07-18 – 2015-07-18
    • 招待講演
  • [学会発表] Variations in the structure of airborne bacterial communities in Asian dust (Kosa) source and downwind areas2015

    • 著者名/発表者名
      T. Maki, F. Kobayashi, M. Kakikawa, A. Matsuki, K. Hara, Y. Kurosaki, K. Ohishi, B. Chen, G. Shi, Y.H. Kim, C.S. Hong, Y. Iwasaka
    • 学会等名
      2015 Asian Aerosol Conference
    • 発表場所
      Kanazawa, Kanazawa Tokyu Hotel
    • 年月日
      2015-06-24 – 2015-06-27
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 黄砂バイオエアロゾルによって風送される微生物群の解析と応用―黄砂バイオエアロゾルは悪い奴か?良い奴か?-2015

    • 著者名/発表者名
      牧輝弥
    • 学会等名
      大学院特別セミナー
    • 発表場所
      広島、県立広島大学
    • 年月日
      2015-04-08 – 2015-04-08
    • 招待講演
  • [備考]

    • URL

      http://ridb.kanazawa-u.ac.jp/public/detail.php?id=3589

  • [備考]

    • URL

      http://bioaerosol.jimdo.com/

  • [学会・シンポジウム開催] Asian Aerosol Conference (AAC2015)2015

    • 発表場所
      Kanazawa Tokyu Hotel
    • 年月日
      2015-06-20 – 2015-06-27

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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