共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 淡水湖沼の深底部における低酸素化と硫黄関連細菌の動態に関する研究
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 滋賀県琵琶湖環境科学研究センター
研究代表者／職名 総合解析部門長
研究代表者／氏名 西野麻知子

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 石川可奈子 滋賀県琵琶湖環境科学研究センター 主任研究員

2

 中島拓男 滋賀県琵琶湖環境科学研究センター 専門研究員

3

 福井学 北大低温研

4

 小島久弥 北大低温研

研究目的 1990年代以降、地球温暖化の急速な進行に伴い、比較的深い湖沼において湖水温度が上昇、さらに水温構造の変化から、冬期の全循環が弱まり、深水層の低酸素化が顕著になっている。そして、1991年琵琶湖で初めて硫黄酸化細菌チオプローカが大量に発見された。チオプローカは微好気性の大型糸状細菌であり、湖底の低酸素化に伴う環境変化を示す指標として注目される。湖底付近の酸素が低下し、好気から嫌気状態へと変化する過程において、これらを取り巻く細菌群集がどのような応答を示すのか。本研究では、大量のチオプローカ群集が発見された琵琶湖をケーススタディーとして、淡水産硫黄関連細菌群の生態特性を把握することを目的とした。
　　
研究内容・成果 本研究では、琵琶湖における深水層の低酸素化と硫黄関連細菌群集の現存量評価・分布ならびにその生態に関する調査研究を行っている。特に、硫黄酸化細菌チオプローカについては、1998年〜2000年に水深90m定点での定期調査、1997年1月に広域分布調査が行われており、当時と同様の調査方法を適用することにより、10年前の環境条件との比較検討を行う。共同研究の期間は2年間を予定しており、1年目は年間2回の広域分布調査を行い、2年目は分析およびデータ解析を行う予定である。1年目終了時(平成22年3月)において実施および完了した内容および分析項目は、次のとおりである。(1)2009年6月および11月に琵琶湖の17地点から湖底コアを採取した。(2)同地点において、多項目水質計（F-probe）を用いた水温、DO鉛直プロファイルを取得した。(3)6月調査分のサンプル（チオプローカ計数、間隙水栄養塩、AVS）を分析した。(4)真正細菌ユニバーサルプライマー341FGC-907R でのPCR-DGGEを底泥コア0-2cmサンプルについて行った。(5)硫酸還元菌検出用プライマーDSRp2060FGC-DSR4RでのPCR-DGGEを底泥コア0-2サンプル（6月分）について行った。　すべてのサンプル分析が完了していないため、現時点での評価は難しいが、これまでのサンプリングおよび分析でわかったことは、酸素が低下しやすいエリアの湖底コアは表層も黒色が強く、写真から地点によって色相が大きく異なっていることがわかった。6月（成層開始時期）および11月（酸素が最も低下しやすい時期）における水温構造は、6月では水温躍層が水深5〜10mに見られたが、11月は水深20〜40mに見られ、すでに躍層が消失している地点もあった。湖底直上1mにおける溶存酸素濃度(DO)は、6月よりも11月の方が低くなる地点が多かったが、水深30mよりも浅い地点では、11月の方がDOの高い地点もみられた。北湖深水層における最低は、N4地点（水深91.9m）で、2.15mg/Lを記録し、第一湖盆において常時最も酸素が低下しやすいエリアであった。N6は琵琶湖の最深部近くで(水深97.7m)湖底の酸化還元電位(Eh)が高い特徴が見られ、水深が深ければ還元度が高いというわけではなく、湖盆の形態が関係していることが伺われた。チオプローカの現存量は、6月の調査ではN6が最も多かった。1997年1月の広域分布調査におけるチオプローカの現存量は、いずれの地点も106um cm2程度で大きな差はなかったが、本年度の調査では地点によるばらつきが見られた。硫酸還元菌検出用プライマーを用いたPCR-DGGE（6月）では、水深90mエリアで類似したバクテリア組成であるという結果が得られた。近年の低酸素化進行に伴い、無酸素状態になりやすいエリアでは、微好気性のチオプローカにとっても生存しにくい環境になっているのかもしれない。
　　
成果となる論文・学会発表等