異種導水システムにおける微生物と溶存有機物（DOM）の相互作用と生物学的利用能への応答

科学分野:

• 環境微生物学
• 水生化学
• 生物地球化学的サイクル

背景:

• 溶存有機物（DOM）は水システムにおける主要な炭素プールです。
• 微生物-DOM相互作用は、物質循環と水質にとって不可欠です。
• 長距離導水システムにおけるこれらの相互作用の理解は限られています。

研究 の 目的:

• 導水システムの多様な生息環境における動的な微生物-DOM相互作用を調査する。
• DOMの不均一性と微生物代謝を結びつける概念モデルを開発する。
• DOM利用パターンと微生物の代謝戦略を定量化する。

主な方法:

• 動的で多段階の概念モデルを開発しました。
• DOM分子の活性と集合的な代謝ポテンシャルを定義しました。
• 微生物-DOM利用指数（MDUI）を用いてDOM利用を定量化しました。
• 種ニッチ、KEGG経路、および酵素活性分析を通じて発見を検証しました。

主要な成果:

• 微生物は、高い生物変換ポテンシャルを持つ活性画分（28%）を介してDOMプールのアセンブリを制御します。
• MDUIはDOM組成の変動の64.12%を説明しました。
• DOM利用を支配する三相代謝メカニズム（L-lineおよびH-line）を発見しました。
• 特定の微生物群（Uroviricota、Actinobacteria）と関与する代謝経路を特定しました。

結論:

• DOMの生物学的利用能に応答した微生物-DOM相互作用と微生物の適応的代謝メカニズムを定量化しました。
• 導水システムの生態学的安全性を規制するための理論的根拠と方法論的支援を提供しました。
• 微生物生態学的アセンブリにおける活性DOM画分の重要性を強調しました。