複雑に絡み合う窒素循環を新規多重同位体標識培養実験で紐解く

通过新的多同位素标记培养实验揭示复杂的、相互交织的氮循环

• 批准号: 21K21341
• 负责人: 小林 香苗
• 金额: $ 2万
• 依托单位: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-08-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K21341/
• 关键词: 硝化; 脱窒; 嫌気的アンモニウム酸化; 窒素安定同位体比; 酸素安定同位体比; 窒素循環; 安定同位体; アナモックス; 深海底; 深海堆積物

本研究では、貧酸素環境において同時多発的に進行しつつ代謝基質を競合する3つのプロセス（硝化・脱窒・アナモックス）の各反応速度を定量的に把握することを目的とする。本年度（2022年度）は、これまで硝化・脱窒・アナモックスの３つのプロセスの共存が確認されている深海底堆積物を主な調査対象として研究を進めた。昨年度にサンプリングを実施し、分画した堆積物の間隙水について栄養塩濃度分析とアンモニウムの窒素安定同位体比、亜硝酸と硝酸の窒素および酸素安定同位体比の分析を行った。また、堆積物の全有機炭素と窒素安定同位体比の分析を行った。各層の微生物群集構造を把握するためにSSU rRNA遺伝子シーケンス解析を行った。分析した結果から、表層からの沈降有機物量の異なる複数の海域における、硝化・脱窒・アナモックスの鉛直分布の把握と、窒素化合物の濃度と安定同位体組成の情報に基づいた堆積物内での窒素動態解析に取り組むことができた。同位体標識培養実験に関しては、今年度海底堆積物を追加採取し、同位体標識培養実験を船上で実施する予定だったが、油価高騰と円安の影響により調査航海の日数が大幅に削減されたため、堆積物のサンプリングが中止となり実施できなかった。そのため、硝化・脱窒・アナモックスの共存するバイオフィルムを用意し、複数の同位体標識パターンで培養実験を行い、培養条件の検討を行った。経時的に同位体標識された窒素化合物の濃度および安定同位体比を測定し、各反応速度の算出を進めてきた。

In this study, we aim to quantify the reaction rates of three metabolic substrates in an acid-poor environment. This year (2022), we have made progress in the study of nitrification, denitrification and coexistence of three types of deep-sea deposits. The analysis of the concentration of nitrogen and nitrogen in the interstitial water of the deposit, the analysis of the ratio of nitrogen and nitrogen in nitric acid and the ratio of nitrogen and nitrogen in nitric acid were carried out last year. Analysis of all-organic carbon and stable isotope ratios in sediments. Analysis of SSU rRNA gene expression in different layers of microbial community structure The results of the analysis show that the amount of organic matter deposited in the surface layer varies greatly, and the vertical distribution of organic matter in the sea area, nitrification, desorption, and precipitation is determined. The concentration of organic matter in the sediment and the composition of stable isotopes are analyzed dynamically. The number of days of investigation navigation has been greatly reduced, and the number of days of accumulation has been suspended. The culture conditions were discussed. Determination of isotope identification and stable isotope ratio of the compound, calculation of reaction velocity

项目成果

深海表層堆積物中の窒素代謝を担う微生物の鉛直分布と窒素循環への寄与の評価

评估深海表层沉积物中负责氮代谢的微生物的垂直分布及其对氮循环的贡献

• 发表时间: 2022
• 作者: 小林 香苗;眞壁 明子;中島 悠;平岡 聡史;宮崎 征行;津田 美和子;澄田 智美;野牧 秀隆;布浦 拓郎;川口 慎介
• 通讯作者: 川口 慎介