Study on microbial denitrfying-methane oxidation process in the benthic boundary layer of a eutrophic lake

富营养化湖泊底栖边界层微生物反硝化-甲烷氧化过程研究

• 批准号: 22K18045
• 负责人: 李 沁潼
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: Toyo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18045/
• 关键词: メタン循環; 富栄養化湖沼; メタン酸化; メタン生成; 脱窒; 富栄養化

強力な温室効果ガスであるメタンは、主に湖沼などの淡水環境の嫌気層で生成される。調査対象の茨城県の霞ケ浦は、生活排水が流入して富栄養湖になっており、底泥中はメタン生成に有利な環境になっている。霞ヶ浦の湖底の境界層において、季節変動に伴い酸素濃度が変動しており、そこに行われるメタン酸化過程は季節的にどのような特徴を持っているかは把握されていない。本研究は霞ケ浦の湖底境界層を対象に、底泥境界層のメタン酸化速度の季節変化と、メタン循環に関わる微生物の相対分布について調べた。まず底泥中のメタン濃度は、３地点とも、冬季における顕著な減少と、夏季～秋季における増加が確認された。また、溶存メタン濃度は、深度が深くなるにつれて増加する傾向にあることが確認できた。メタン生成の機能遺伝子であるmcrAのコピー数は、2022年3月と2022年6月を除き、深度が深くなるにつれて若干増加する傾向がみられたが、季節に問わずほぼ一定量存在していた。好気性メタン酸化の機能遺伝子であるpmoAのコピー数は、深度及び季節による大きな差は見られず、嫌気性メタン酸化微生物であるNC10 の16Sr RNA遺伝子のコピー数より大幅に上回った。これからのことから、霞ケ浦底泥中におけるメタン酸化は、主に好気性メタン酸化微生物が担っていることが示唆された。湖底境界層のメタン酸化活性はメタンの初期濃度が低い6月では、好気条件での酸化活性が嫌気より高かった。メタンの初期濃度が高い9月及び12月は、好気及び嫌気条件での酸化活性に明確な差が見られなかった。霞ケ浦湖底境界層のメタン酸化活性は、6月に一番高く、9月と11月で低い傾向だった。しかし、9月と11月のメタンの初期濃度が高く、48時間の培養期間ではメタンが十分に酸化されなかったことから、今後は培養期間を延長し、長期的モニタリングが必要であると考えられる。

甲烷是一种强大的温室气体，主要产生于湖泊等淡水环境的厌氧层。研究对象茨城县霞浦因生活废水流入而成为富营养化湖泊，底泥具有有利于甲烷产生的环境。在霞浦湖湖床的边界层中，氧气浓度随季节变化而波动，并且那里发生的甲烷氧化过程的季节特征尚不清楚。在这项研究中，我们研究了霞浦湖床边界层甲烷氧化速率的季节变化以及参与甲烷循环的微生物的相对分布。首先，证实了三个地点底泥中的甲烷浓度在冬季显着降低，从夏季到秋季升高。还证实了溶解甲烷浓度随着深度的增加而增加。除2022年3月和2022年6月外，mcrA（一种产生甲烷的功能基因）的拷贝数随着深度的增加而略有增加，但与季节无关，其数量几乎恒定。好氧甲烷氧化功能基因pmoA的拷贝数随深度或季节的变化没有显着差异，并且显着高于厌氧甲烷氧化微生物NC10的16Sr RNA基因的拷贝数。这些发现表明，需氧甲烷氧化微生物是霞浦底泥中甲烷氧化的主要原因。 6月，甲烷初始浓度较低，有氧条件下湖底边界层甲烷氧化活性高于无氧条件。 9月和12月，甲烷初始浓度较高，好氧和厌氧条件下氧化活性没有明显差异。霞浦湖边界层甲烷氧化活性在6月份最高，9月和11月呈较低趋势。但由于9月和11月甲烷初始浓度较高，且48小时培养期间甲烷氧化不充分，因此认为今后有必要延长培养期并进行长期监测。

项目成果

霞ケ浦の湖底境界層におけるメタン酸化過程の季節変化

霞浦湖床边界层甲烷氧化过程的季节变化

• 发表时间: 2023
• 作者: 佐藤彩乃;依田実乃里;Huyen Nguyen;山内翔真;大内孝雄;内海真生;李沁潼
• 通讯作者: 李沁潼

霞ケ浦底泥におけるメタン酸化過程の解明

霞浦底泥中甲烷氧化过程的阐明

• 发表时间: 2023
• 作者: 依田実乃里;佐藤彩乃Huyen Nguyen;山内翔真;大内孝雄;内海真生;李沁潼
• 通讯作者: 李沁潼