東京大学,海洋研究開発機構,科学技術振興機構（ＪＳＴ）

令和５年５月２４日

東京大学
海洋研究開発機構
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

北極海に生息する窒素固定生物のゲノム解読に成功

～北極固有種の存在とその特徴が明らかに～

ポイント

東京大学 大気海洋研究所の塩崎 拓平 准教授と海洋研究開発機構の西村 陽介 特任研究員らによる研究グループは北極海から得られたメタゲノムデータから窒素固定生物のゲノム解読に成功しました。

生物を構成する４大要素（炭素、水素、酸素、窒素）のうち、海洋表層にほとんど存在しない窒素化合物は、微生物の行う窒素固定によって海洋生態系に供給されます。この窒素固定はこれまで長い間、熱帯・亜熱帯海域を中心とした低緯度域の貧栄養海域のみで行われると考えられてきました。しかし近年、塩崎准教授を中心とする研究グループは、北極海と南極海といった極域でも窒素固定が行われていることを明らかにしました。極域と低緯度域では水温や栄養塩、光などの海洋環境が大きく異なります。そのため、この極域の窒素固定生物がどのような特徴を持っているかを知ることが次の課題として挙げられていました。

本研究では計７種の未培養の窒素固定生物のゲノムを北極海のメタゲノムデータから得ることができました。そして、それらの全球の分布パターンから、北極海に生息する窒素固定生物は北極固有種と、全球に分布する普遍種に分けられることが明らかになりました。それぞれのゲノムの詳細を調べると、北極固有種は低緯度固有種や普遍種にはない特殊な遺伝子セットを持っており、北極の特殊な環境に適応できることが示唆されました。一方、普遍種はほとんどが非光合成生物であり、低温に適応するための遺伝子を持っていました。普遍種はこの低温適応性によって全球（深海や極域の冷水でも）に存在しうると考えられました。本研究成果は海洋窒素固定生物の地球上での分布と生態において新たな視座を与える発見です。

本研究成果は、２０２３年５月２３日（現地時間）に英国科学誌「Ｔｈｅ ＩＳＭＥ Ｊｏｕｒｎａｌ」のオンライン版に掲載されました。

本研究は、日本学術振興会科研費（ＪＰ１５Ｈ０５７１２、ＪＰ１９Ｈ０４２６３、ＪＰ２１Ｈ０３５８３、ＪＰ２２Ｋ１５０８９、ＪＰ２２Ｈ０５７１４、ＪＰ２３Ｈ０５４１１）、科学技術振興機構 ＡＣＴ－Ｘ（ＪＰＭＪＡＸ２１ＢＫ）、文部科学省 北極域研究加速プロジェクト（ＡｒＣＳ ＩＩ）、東京大学 ＦＳＩプロジェクト（オーシャンＤＮＡ：多次元生物海図の創出）の支援により実施されました。

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“Distribution and survival strategies of endemic and cosmopolitan diazotrophs in the Arctic Ocean”
ＤＯＩ：10.1038/s41396-023-01424-x

＜お問い合わせ先＞

（英文）“Metagenome-assembled genome of N2-fixing bacteria from the Arctic Ocean”

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