Study on Bacterial Communities and Genes Suppressing the Sea-Air Emission of Carbon Monoxide

抑制海气一氧化碳排放的细菌群落和基因研究

基本信息

批准号：
21K17874
负责人：
菅井洋太
金额：
$ 3万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

项目摘要

一酸化炭素（CO）は間接的な温室効果ガスとして知られており、一般的に海洋は大気中のCOの供給源である。海洋において、COは主に有機物の光化学分解により生成され、CO酸化菌の代謝により消費される。CO酸化は細菌にとって海洋表層における有益なエネルギー獲得方法の1つであるが、海洋で生産されるCOの大部分（80%以上）が大気に放出される前にCO酸化菌によって消費されていると推定されており、CO酸化菌は海洋から大気へのCOの放出およびそれによる温室効果の増大を抑制する役割を担っていると考えられる。特に、海洋の最表層である海表面マイクロレイヤー（わずか1 mm未満）におけるCO動態が、大気－海洋間のCO交換に大きな影響を与えている可能性がある。しかし、このように生態学的・生物地球化学的に重要であるにも関わらず、海表面マイクロレイヤーを含む海洋表層におけるCO酸化菌の群集構造や系統に関する知見は非常に限られている。そこで、本研究では、沿岸域および外洋域における海洋性CO酸化菌の群集構造・系統解析を実施する。環境要因やCO濃度・消費速度を測定し、化学・生物分析と遺伝子解析を組み合わせることにより、海洋性CO酸化菌の組成・活性を生態学的に明らかにする。これまで、沿岸域（相模湾真鶴沖）および外洋域（南太平洋東部）において調査を実施し、海洋表層（海表面マイクロレイヤー、海面直下）における環境要因（水温、塩分、有機物濃度など）、CO濃度、CO消費速度を測定した。今年度は、海水を濾過したフィルターからDNAを抽出し、抽出されたDNAの濃度を測定した。また、PCRからシーケンシングまでの分析方法およびシーケンスデータの解析方法を確認した。

一氧化碳（CO）被称为间接温室气体，海洋通常是大气中CO的来源。在海洋中，CO主要由有机物的光化学分解产生，并由共氧化细菌的代谢消耗。 CO氧化是细菌在海面中获取能量的有益方法之一，但据估计，在海洋中生产的大多数CO（超过80％）在被释放到大气中被CO氧化细菌所消耗，并且认为CO氧化细菌被认为在抑制Co从海洋中释放到大气层并增加了增益中的氧化作用。特别是，海洋表面微层层中的CO动力学（仅小于1毫米），海洋的表面层可能会对大气 - 盐水CO交换产生重大影响。然而，尽管具有生态和生物地球化学的重要性，但在包括海面微层层在内的海洋表面的社区结构和共同氧化细菌的知识非常有限。因此，在这项研究中，我们将对沿海和开放海洋地区的海洋CO氧化细菌进行社区结构和系统发育分析。通过测量环境因素，CO浓度和消耗率，以及将化学和生物学分析与遗传分析相结合，在生态上揭示了海洋CO氧化细菌的组成和活性。到目前为止，已经在沿海地区（Manazuru，Sagami湾沿海地）和开放海洋地区（南太平洋以东）以及环境因素（水温，盐度，有机物浓度等），CO浓度和共同消耗率（海面微层，海面微层，低于海平面）进行调查。今年，从过滤海水的过滤器中提取DNA，并测量提取的DNA的浓度。此外，我们确认了从PCR到测序的分析方法以及序列数据的分析方法。