アミノ酸窒素同位体組成を用いた、微生物が駆動する海底下物質循環の解明

使用氨基酸氮同位素组成阐明微生物驱动的海底物质循环

基本信息

批准号：
10J06167
负责人：
山口保彦
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J06167/
关键词：
アミノ酸窒素循環海底下生命圏微生物窒素同位体海洋堆積物

项目摘要

1.海洋堆積物中でのアミノ酸の残存メカニズムに対して制約を与えるため、日本海秋田沖で採取された過去約5万年間分の海洋堆積物について、全加水分解性アミノ酸(THAA)の化合物レベル窒素同位体組成(d15N)の深度分布を調べた。同一層準について分析された光合成色素d15Nデータと比較することで、堆積物中微生物由来のアミノ酸の寄与を推定した。1m以深の堆積物中微生物由来アミノ酸の寄与は小さく、古海洋中で生産されて沈降・堆積したアミノ酸が主に保存されていることが示唆された。一方で、過去の海水や海洋堆積物表層の微生物由来のアミノ酸の寄与は大きいことが示された。2.海洋堆積物中でのアミノ酸の分解メカニズムに対して制約を与えるため、相模トラフ(房総半島沖)で掘削された海洋堆積物コア試料について、THAAおよび間隙水中溶存態アミノ酸(DHAA)に分け、D/L比と化合物レベルd15Nの深度分布を調べた。DHAAのD/L比はTH飴と比較して、アラニンでは高くセリンでは低い値を示すなど異なる値を示し、グラム陽性バクテリアのペプチドグリカンなど、アミノ酸を含む有機物のリサイクルが堆積物中で活発に起きていることが示唆された。DHAAのd15N分布は、貧栄養環境特有の微生物の生理状態を反映している可能性が示唆された。3.遠洋域海洋堆積物深部での有機物変質および海底下生命圏の代謝を評価するため、南太平洋環流域で掘削された海洋堆積物コア試料について、TH飴のD/L比と化合物レベルd15Nの深度分布を調べた。アミノ酸D/L比からは、バクテリアが重要なバイオマスを占めていることが示された。THAAのd15N分布には、貧栄養環境特有の微生物の生理状態の影響が見られた。4.以上の結果を総合し、海洋堆積物中でのアミノ酸の生物地球化学的動態について、「堆積物深部では、微生物によって溶存態アミノ酸が活発にリサイクルされ、固相には微生物由来アミノ酸はあまり残存しない」という、新たな描像を提示した。

1.为了对海洋沉积物中氨基酸的持久性机制提供约束，我们研究了过去5万年在日本海秋田海岸收集的海洋沉积物中的总可水解氨基酸（THAA）化合物。研究了水平氮同位素组成（d15N）的分布。通过比较同一层位分析的光合色素 d15N 数据，我们估计了沉积物中微生物来源的氨基酸的贡献。 1 m以上沉积物中微生物来源的氨基酸贡献较小，表明古海洋产生、沉淀和沉积的氨基酸主要保存下来。另一方面，已经表明，来自过去海水和海洋沉积物表层微生物的氨基酸的贡献很大。 2. 为了对海洋沉积物中氨基酸的分解机制提供约束，将相模海槽（房总半岛近海）出土的海洋沉积物岩心样品分为THAA和孔隙水溶解氨基酸（DHAA）。，研究了 D/L 比和化合物水平 d15N 的深度分布。与TH糖果相比，DHAA的D/L比显示出不同的值，例如丙氨酸的值较高，丝氨酸的值较低，这表明发生了包括氨基酸在内的有机物的再循环，例如革兰氏阳性菌的肽聚糖有人建议，在沉积物中活跃。有人提出，DHAA 的 d15N 分布可能反映了寡营养环境特有的微生物的生理状态。 3.对环南太平洋地区钻探的海洋沉积物岩心样品中TH糖果的D/L比和化合物水平d15N进行了研究，以评估深海沉积物中的有机质变化和海底生物圈的代谢深度分布。氨基酸 D/L 比率表明细菌占重要的生物量。 THAA 中 d15N 的分布受到寡营养环境特有的微生物生理状态的影响。 4. 结合上述结果，关于海洋沉积物中氨基酸的生物地球化学动力学，我们得出结论：“在沉积物深处，溶解的氨基酸被微生物积极回收，固体中微生物来源的氨基酸很少他提出了新的设想：“不会有剩余。”