A New paradigm of nitrogen cycle in the marine subsurface layer controlled by trace metals

痕量金属控制的海洋地下层氮循环的新范式

• 批准号: 21H03592
• 负责人: 武田 重信
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Nagasaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03592/
• 关键词: 海洋生態; 窒素循環; 微量金属; 植物プランクトン; 硝化微生物

本研究では、外洋の亜表層において微量栄養素である鉄、銅、亜鉛の動態と光環境が、植物プランクトンからの亜硝酸塩の細胞外放出や、微生物群集による硝化作用に複合的な影響を及ぼし、亜硝酸塩極大層の形成を始めとする亜表層の窒素循環を制御しているとの仮説を検証することを目指している。今年度は、令和4年7-8月に実施された学術研究船「白鳳丸」KH-22-7次研究航海において、西部北太平洋の東経155度北緯20度および30度と、東経150度北緯41度の３つの定点において観測を行った。船体などからの微量金属による汚染を受けないクリーン採水システムを用いて、亜表層栄養塩躍層付近での高分解能採水を実施し、微量金属元素、栄養塩、微生物群集の遺伝子解析用試料を採取した。これら3測点における亜硝酸塩極大層は、深度41mから135mに認められ、緯度が高くなるにつれて浅くなる傾向を示すとともに、北緯41度の亜硝酸塩極大の濃度は北緯20度と比べて4倍程度高くなっていた。これらの亜硝酸塩極大層の位置は、亜表層クロロフィル極大層よりも15-20mほど深くなっていたことから、微生物群集による硝化過程が亜硝酸塩の蓄積に寄与していることが示唆された。また、アンモニア酸化生物の多様性を網羅的に調べる手法の開発に取り組み、ターゲットキャプチャー法によって、ライブラリからamoA遺伝子の濃縮を行った。本手法において多数のプローブを用いたことによって、プライマーバイアスに寄らない多様なamoA遺伝子を得ることが可能となった。これらの結果と水温、塩分、クロロフィル、光量などの現場環境データを基に、北太平洋の亜熱帯域と亜寒帯域における亜硝酸塩極大層付近における生物・化学的な鉛直構造の特性について検討を進めた。

This study で は, WaiYang の 亜 surface に お い て trace tech students.their ownship raise grain で あ objects る iron, copper, lead 亜 の dynamic と が light environment, plant プ ラ ン ク ト ン か ら の 亜 nitric acid salt の extracellular release や, microbial clusters に よ る nitrification に compound な influence を and ぼ し, large 亜 nitric acid salt layer の form beginning を め と す る 亜 surface の smothering grain circulation を suppression し て い る と の 仮 It is said that the を検 certificate する て とを とを refers to the て る る. Our は "July and August, and four years に be applied さ れ た academic research ship" baifeng pills "KH - 22 - seven times study navigation に お い て, western north Pacific の east 経 20 degrees 155 degrees north latitude お よ び と, east 経 30 degrees 150 degrees north latitude of 41 degrees の 3 つ の fixed-point に お い て 観 measuring line を っ た. Trace metal hull な ど か ら の に よ を る pollution by け な い ク リ ー ン collecting water シ ス テ ム を with い て 亜 surface tech students.their ownship raising, salt that jump a layer to pay nearly で の high decomposition can collecting water を be し, trace metal elements, tech students.their ownship have traces of salt, microbial cluster の 伝 son parsing with sample を take し た. こ れ ら 3 point に お け る 亜 41 m nitric acid salt layer は, great depth か ら 135 m に recognize め ら れ, high latitude が く な る に つ れ て shallow く な る tendency を shown す と と も に and 41 degrees north latitude の 亜 concentration of nitric acid salt is great の は 20 degrees north latitude と than べ て high degree of 4 times く な っ て い た. こ れ ら の 亜 nitric acid salt layer の great location は, 亜 surface ク ロ ロ フ ィ ル greatly layer よ り も 15 to 20 m ほ ど deep く な っ て い た こ と か ら, microbial clusters に よ る nitration process が 亜 nitric acid salt accumulation に の send し て い る こ と が in stopping さ れ た. ま た, ア ン モ ニ ア acidification biological の others more sexual を snare に adjustable べ る gimmick の open 発 に み り group, タ ー ゲ ッ ト キ ャ プ チ ャ ー method に よ っ て, ラ イ ブ ラ リ か ら amoA heritage line 伝 son の enrichment を っ た. This technique に お い て most の プ ロ ー ブ を with い た こ と に よ っ て, プ ラ イ マ ー バ イ ア ス に send ら な い others more な amoA heritage 伝 sons を may る こ と が may と な っ た. こ れ ら の results と water temperature, salt, ク ロ ロ フ ィ ル, light な ど の site environment デ ー タ を に, north Pacific の 亜 hot 帯 domain と 亜 cold 帯 domain に お け る 亜 nitric acid salt layer great paying nearly に お け る of biological, chemical な の vertical structure features に つ い て beg を 検 into め た.

项目成果

Biogeochemical characterization of the primary nitrite maxima in the eastern Indian Ocean and the effects of iron on subsurface nitrogen cycle

东印度洋原生亚硝酸盐最大值的生物地球化学特征及铁对地下氮循环的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Shigenobu Takeda;Kunioki Hirata;Takuhei Shiozaki;Mitsuhide Sato
• 通讯作者: Mitsuhide Sato

主要な窒素消費者としての窒素固定性シアノバクテリア

固氮蓝藻是主要的氮消耗者

• 发表时间: 2022
• 作者: 増田貴子;井之村啓介;児玉武稔;塩崎拓平;北島聡;Gabrielle Armin;松井貴人;鈴木光次;武田重信;佐藤光秀;Ondrej Prasil;古谷研
• 通讯作者: 古谷研

Photodecomposition of humic substances and organic iron-binding ligands from natural seawater

天然海水中腐殖质和有机铁结合配体的光分解

• 发表时间: 2022
• 作者: Mitsuhide Sato;Natsuki Ogata;Shigenobu Takeda
• 通讯作者: Shigenobu Takeda

Nitrogen cycling in the primary nitrite maximum of the Indian Ocean

印度洋初级亚硝酸盐最大值的氮循环

• 发表时间: 2021
• 作者: Shigenobu Takeda;Kunioki Hirata;Takuhei Shiozaki
• 通讯作者: Takuhei Shiozaki

Relative depths of the subsurface peaks of phytoplankton abundance conserved over ocean provinces

• DOI: 10.1002/lno.12222
• 发表时间: 2022-09
• 期刊: Limnology and Oceanography
• 影响因子: 4.5
• 作者: Mitsuhide Sato;T. Shiozaki;F. Hashihama;T. Kodama;H. Ogawa;H. Saito;A. Tsuda;S. Takeda;K. Furuy