ブログ

後藤周史博士（特任研究員）の前所属での研究成果がFrontiers in Microbiology誌からリリースされました。

Goto, Shuji, et al. “Evaluation of the production of dissolved organic matter by three marine bacterial strains.” Frontiers in Microbiology 11 (2020): 2553.

海洋中には、大気中の二酸化炭素総量に匹敵する溶存有機物（DOM）が溶け込んでおり、地球規模の炭素循環において重要な役割を果たしています。DOMは、放射性炭素年代の測定結果から、驚くべきことにその平均寿命は約2000〜6000年と推定されており、その90％以上が寿命約15000年と推定される難分解性画分であると考えられています。こうした難分解性DOM（RDOM）の動態は、比較的長い時間スケールでの地球規模の炭素循環を考える上で極めて重要ですが、その起源や生成メカニズムは十分に理解できていません。

この論文は、海洋に長期貯蔵される難分解性DOMの細菌による生成を、海洋細菌単離株の培養実験により定量的に評価した研究です。この研究で使用した細菌株は、Alteromonas macleodii, Vibrio splendidus, and Phaeobacter gallaeciensisという海洋で一般的にみられる細菌株で、特に沿岸域で活発に増殖がみられる種です。海水にグルコースと無機態窒素、リンを加えて、これらの細菌が増殖する過程を１〜３週間モニターし、難分解性有機物の生成量や生成パターンを比較しています。その結果、炭素換算のDOM生成効率が高い細菌が存在する事、難分解性だと考えられる腐植様FDOMは幅広い細菌により生成される事、対数増殖期よりも定常期でより効率的に腐植様FDOMを生成する事が明らかになりました。

これまでの研究から、細菌がグルコースのような単純な物質を利用する過程で、難分解性の有機物が生成されることは知られており、今回の研究でもこれを支持する結果となりました。今回はこれに加えて、細菌種の違いにより、難分解性DOMの生成量が大きく変動することがわかりました。このことは、実際の環境中での細菌種組成の違いや環境条件の違いが難分解性DOMの生成量に影響することを示唆しています。

今後はそうした違いがどのようなメカニズムによって生じているのか、これらの細菌の代謝ポテンシャルの違いや、生成される有機物の化学種の特定に踏み込んだ研究に展開していくととても面白いですね。

今週月曜日（7月13日）、元特任研究員の崔英順博士による硫化ジメチル（DMS）生成細菌に関する論文がFrontiers in Microbiology誌でオンラインリリースされました。太平洋外洋域での研究（Cui et al. 2015）、三陸沖での研究（Nagao et al. 2018）に続く、DMS関連研究の第三弾です（三陸沖での研究については、以前のブログもどうぞ）。メソコズム実験とフィールド調査を合わせた共著者16名による大作で、最後はネットワーク解析まで駆使してまとめた苦心の作です。メソコズム実験が2010年、フィールド調査が2013-14年ですから、ようやく形にできてとても嬉しいですし、面白い論文になりました。メソコズム実験では、先日相模湾で25年ぶりに見られた円石藻のブルームを人為的に発生させて、珪藻ブルームと比較するという面白い実験をやっていますし、フィールド調査では親潮系水と津軽暖流系水の違いがDMS生成細菌の動態に綺麗にリンクしているデータが示されています。より詳しい研究の内容については、研究所の研究トピックで紹介しています。

Cui, Y., Wong, S. K., Kaneko, R., Mouri, A., Tada, Y., Nagao, I., … & Hamasaki, K. (2020). Distribution of dimethylsulfoniopropionate degradation genes reflects strong water current dependencies in the Sanriku coastal region in Japan: from mesocosm to field study. Frontiers in Microbiology, 11, 1372.

        バクテリアによるDMSP代謝経路と雲生成への影響

メソコズム実験：200Lタンク4基を屋外水槽に入れて温度を一定に保つ（右）数日後に植物プランクトンが大増殖し緑色に変化したタンク内の海水（左）

DMSP代謝関連遺伝子と環境要因の相関ネットワーク図：機能遺伝子単位でのまとまりが見られる。実線は正相関、破線は負相関を示す。水温と正相関を示すdmdA遺伝子群は津軽暖流の影響を強く受けており、水温や塩分と負相関でクロロフィル濃度と正相関を示すdddDとdddP遺伝子は親潮の影響を受けていると考えられる

先日、スプリンガー・ネイチャー社から表題の本が刊行されました。筑波大学下田臨海実験センターの稲葉先生らによる編集で、留学生向けの臨海実習の教科書として企画されたものです。本書の中のコラムの一つとして、Marine Microbesと題する小文を書かせていただきました。Overview, Roles in marine ecosystems, Diversity, Metagenomics, Microbiomeといったサブタイトルで、海洋微生物研究の現状を紹介しました。本書を利用する実習生が微生物に目を向けるきっかけになればいいなと思います。