2016 Fiscal Year Annual Research Report
特殊パルスNMR法の活用による陸域溶存有機炭素の分子レベルでの変遷プロセスの解析
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15H02805
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
藤嶽 暢英 神戸大学, 農学研究科, 教授 (50243332)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 美由紀 国立研究開発法人国立環境研究所, 環境計測研究センター, 研究員 (30467211)
杉山 裕子 岡山理科大学, 理学部, 准教授 (40305694)
内田 雅己 国立極地研究所, 国際北極環境研究センター, 准教授 (70370096)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 地球温暖化 / 物質循環 / 炭素固定 / 土壌有機物 / 溶存有機物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
溶存有機炭素（DOC）は陸域生態系の炭素循環プロセスの要であり，気候変動や温暖化と密接に関係する成分である。このため，モニタリング研究は世界各地で盛んに行われているが，その特性解析にはUV・蛍光・FTICR-MS分析などの特定成分をターゲットにした解析法が適用されているに過ぎない。しかし，特殊なパルスシーケンス（SPR-W5-WATERGATE）による1H NMR分析が利用できれば，希薄なDOCでも分子構造レベルでの特性解析が可能となる。本研究は，モニタリングレベルでの活用は困難とされてきたNMR分析法を主軸に従来法も併用して，気候変動や温暖化の影響が顕著である高緯度地域の湿地生態系を対象に，土壌―河川―沿岸海域にまたがるDOCの変遷プロセスを分子レベルで解明し，加えて，新たな炭素動態解析法の活用推進を提唱することを目的としている。
本年度実施した研究成果は以下の通りである。
1) 濃度調整したDOC試料水をSPR-W5-WATERGATE法による1H NMR分析に供した結果，微量かつ高感度な測定が可能であることが明らかになったため，操作の最適化とルーチン化に取り組んだ。
2) 北極と並んで高緯度地域として重要な研究対象地域である「南極調査」に参加する機会が得られたため，南極宗谷海岸露岩域にて融雪期である12月4週目から2月2週目にかけて，湖水試料の採取をおこない，現地で３D蛍光分析とSUVA254の光学的データを取得した。
3)上記の現場でDEAEセファロースによる難分解性DOCの分離濃縮をおこなった。
最終年度である次年度に向けて，NMRのルーチン測定を急ぎ，他のデータと総合してDOCの変遷プロセスを分子レベルで解明すべく研究継続している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の要のひとつである高緯度北極地域における試料の採取，現地調査，モニタリング研究については順調な進捗状況であったが，本研究のもう一つの要である特殊パルスシーケンスを用いた1H NMRの最適化については保有機器であるNMR分析装置の不具合発生のために進捗状況は予定より遅れていた。しかし、研究協力者の協力によって、濃度別の試料測定、濃縮操作前後による変質の有無、などの条件検討はほぼ終了し，NMR装置の修理も完了したため，今後は遅滞なく成果が出ると見込まれる。
その一方で，高緯度南極地域の調査（第58次南極地域観測隊隊員として参加）という機会に恵まれ，北極以上にインパクトが有り，かつ，重要な試料を多数採取することが出来た。ただし，この調査に冬季の４ヶ月（１２月～３月）を要したために成果そのものが得られるのは当初予定よりも遅れることになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の特徴のひとつである特殊パルスシーケンスを用いた1H NMRの最適化については保有機器であるNMRの不具合発生と，思わぬ機会に恵まれての南極調査によって，当初予定よりも進捗状況は遅れ気味の状態である。しかしNMRの不具合は年度末に解消された。したがって，最終年度の本年度は当初計画通りの北極圏沿岸湿地におけるNMR分析を粛々と進める一方，南極地域露岩域湖沼水のNMR分析も併せておこなう予定である。
したがって、大幅な研究計画の変更はせず、1H NMRのルーチン分析を実施し、DEAEセファロースで分離濃縮した難分解性DOCの1H NMR，13C NMR分析の結果を通じての1H と13C NMRデータの相関の成立の確認，３D蛍光分析などの従来法によって既に得られたデータを総合して，1H NMRによる分子レベルでの変遷プロセスの解明と新たな炭素動態解析法の活用推進の提唱を目指して推進する。
ただし，北極におけるアウトフローを算出確定する為に北極での流量計の設置作業を追加する。
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Research Products
(2 results)
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[Journal Article] Spatial variations in the molecular diversity of dissolved organic matter in water moving through a boreal forest in eastern Finland.2017
Author(s)
Jun’ichiro Ide, Mizue Ohashi, Katsutoshi Takahashi, Yuko Sugiyama, Sirpa Piirainen, Pirkko Kortelainen, Nobuhide Fujitake, Keitaro Yamase, Nobuhito Ohte, Mina Moritani, Miyako Hara, Leena Finer
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 7
Pages: 42102
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
