貧栄養の有光層海洋におけるN2O生成への尿素駆動型硝化の寄与

科学分野:

• 海洋微生物生態学
• 生物地球化学サイクル
• 海洋酸性化

背景:

• アンモニウムは硝化の主要な窒素源であるが、貧栄養海洋では尿素も利用される。
• 硝化中の亜酸化窒素（N2O）生成に対する尿素の寄与は十分に理解されていない。
• 古細菌は海洋環境における硝化の重要な寄与者である。

研究 の 目的:

• 西太平洋熱帯域における基質特異的古細菌硝化および関連N2O生成の定量化とメカニズム解明。
• 海洋酸性化が尿素およびアンモニウム駆動型硝化とN2O生成に及ぼす影響の調査。
• 古細菌アンモニア酸化菌（AOA）による尿素駆動型硝化の地球規模での関連性の評価。

主な方法:

• N2Oアイソトポマープロファイリング
• 15Nトレーサーインキュベーション
• メタゲノミクス
• 酸性化実験

主要な成果:

• 深海層の海洋における微生物N2O源の大部分（69.6%）を古細菌硝化が占めた。
• 尿素駆動型硝化は、基質利用可能性に応じて、全硝化およびN2O生成に大きく（14-41%）寄与した。
• 海洋酸性化は硝化経路を変化させ、尿素酸化を促進し、尿素とアンモニウムの両方からのN2O生成を増加させた。
• メタゲノミクスは、尿素利用性AOAの広範な分布を確認した。

結論:

• 尿素駆動型硝化は、貧栄養海洋域におけるN2Oの重要かつ基質依存的な発生源である。
• 地球システムモデルは、将来の酸性化シナリオにおける海洋硝化とN2Oフラックスを正確に予測するために、pH感受性の収率を考慮して、尿素とアンモニウムの酸化経路を区別する必要がある。