海洋窒素循環の新規窒素導入を担う窒素固定生物の分子生理生態学的手法による定量解析

日本周辺海域の窒素固定生物の分布や生理生態を明らかにするため、東北区水産研究所による親潮・混合域低次生態系モニタリング航海(2012年7月)、鹿児島大学による平成24年度第7次航海(2012年6月)および中央区水産研究所による黒潮域低次生産調査航海(2012年8月)により、親潮域、混合域、黒潮域の水温、栄養塩濃度などの物理化学データを取得するとともに、研究試料のサンプリングを行った。窒素固定生物の分布は、窒素固定酵素遺伝子(nifH)の検出と蛍光顕微鏡観察により調べた。黒潮上流(沖縄沖)と下流(御前崎沖)でのnifHの検出頻度を比較したところ、黒潮沖では大型窒素固定ラン藻TrichodesmiumやRichelia、単細胞窒素固定ラン藻など多種の窒素固定ラン藻が検出されたが、御前崎沖では単細胞窒素固定ラン藻の検出頻度が大幅に減少するなど、生物相の変化が見られた。蛍光顕微鏡観察ではTrichodesmiumは沖縄沖よりも御前崎沖で4～5倍多く検出されたが、Richeliaは約50%、単細胞窒素固定ラン藻は約10%まで減少した。この要因として、海洋環境の変化や被食、競争生物の出現・増加などが考えられた。一方、混合域や親潮では2011年度には窒素固定ラン藻の遺伝子が検出されたが、2012年度のサンプルからは検出されず、両年通じて検出されたのは窒素固定バクテリアに限られた。このことから、窒素固定バクテリアは親潮・混合域に生息しているが、窒素固定ラン藻は暖水塊などにより黒潮から一時的に移入する可能性が示唆された。また、窒素固定生物が現場で実際に窒素固定を行っているかどうかを検証するため、窒素固定酵素に対する抗体を用いた免疫学的手法やセルソーター付フローサイトメトリーによってソーティングした微量の対象生物の安定同位体比解析(^<15>N/^<14>N)を行う手法の検討を行った。

日本周辺海域の窒素固定生物の分布や生理生態を明らかにするため、東北区水産研究所による親潮・混合域低次生態系モニタリング航海(2012年7月)、鹿児島大学による平成24年度第7次航海(2012年6月)および中央区水産研究所による黒潮域低次生産調査航海(2012年8月)により、親潮域、混合域、黒潮域の水温、栄養塩濃度などの物理化学データを取得するとともに、研究試料のサンプリングを行った。窒素固定生物の分布は、窒素固定酵素遺伝子(nifH)の検出と蛍光顕微鏡観察により調べた。黒潮上流(沖縄沖)と下流(御前崎沖)でのnifHの検出頻度を比較したところ、黒潮沖では大型窒素固定ラン藻TrichodesmiumやRichelia、単細胞窒素固定ラン藻など多種の窒素固定ラン藻が検出されたが、御前崎沖では単細胞窒素固定ラン藻の検出頻度が大幅に減少するなど、生物相の変化が見られた。蛍光顕微鏡観察ではTrichodesmiumは沖縄沖よりも御前崎沖で4～5倍多く検出されたが、Richeliaは約50%、単細胞窒素固定ラン藻は約10%まで減少した。この要因として、海洋環境の変化や被食、競争生物の出現・増加などが考えられた。一方、混合域や親潮では2011年度には窒素固定ラン藻の遺伝子が検出されたが、2012年度のサンプルからは検出されず、両年通じて検出されたのは窒素固定バクテリアに限られた。このことから、窒素固定バクテリアは親潮・混合域に生息しているが、窒素固定ラン藻は暖水塊などにより黒潮から一時的に移入する可能性が示唆された。また、窒素固定生物が現場で実際に窒素固定を行っているかどうかを検証するため、窒素固定酵素に対する抗体を用いた免疫学的手法やセルソーター付フローサイトメトリーによってソーティングした微量の対象生物の安定同位体比解析(^<15>N/^<14>N)を行う手法の検討を行った。