富栄養化していない海洋におけるDOM分子の季節パターンと微生物機能の関連性

科学分野:

• 海洋微生物生態学
• 生物地球化学
• 環境化学

背景:

• 海洋溶存有機物（DOM）は、地球規模の気候に影響を与える重要な炭素貯蔵庫である。
• 微生物の相互作用はDOM循環に不可欠であるが、分子レベルでの理解は限られている。
• 既存の微生物時系列データには、対応する分子DOMデータが欠けている。

研究 の 目的:

• Bermuda Atlantic Time-series Study (BATS)サイトにおけるDOMと原核生物プランクトンの分子時系列を確立すること。
• DOM組成と微生物群集の季節的および年々変動を調査すること。
• 微生物機能とDOM分子組成の関係を探求すること。

主な方法:

• 3年間にわたるDOMと原核生物プランクトンの深度分解型分子時系列データを収集した。
• DOMの高分解能分子特性評価技術を利用した。
• DOM循環に関与する微生物経路を特定するためにメタゲノムを調査した。

主要な成果:

• DOMと微生物群集の両方に明確な季節パターンが観察され、多くは深度特異的であった。
• 季節的に蓄積する4つの代謝産物（ゴニオール、グルコース-6-硫酸、コハク酸、トレハロース）を同定した。
• 年々変動するDOM分子組成は、微生物分類学よりも安定していることが判明した。
• コア微生物代謝がDOM組成を予測することを実証した。

結論:

• 微生物活動は季節的なDOM組成に大きく影響する。
• 微生物群集における機能的冗長性がDOM組成の安定性に寄与する。
• 本研究は、海洋DOMダイナミクスと微生物相互作用のための重要な分子参照を提供する。