Akiko Koi

Microflorae of aquatic moss pillars in a freshwater lake, East Antarctica, based on fatty acid and 16S rRNA gene analyses

Aquatic mosses in the genera Bryum and Leptobryum form unique tower-like “moss pillars” underwater in some Antarctic lakes, in association with algae and cyanobacteria. These are communities with a two-layer structure comprising an oxidative exterior and reductive interior. Although habitats and photosynthetic properties of moss pillars have been reported, microfloral composition of the two-layer structure has not been described. Here we report fatty acid analysis of one moss pillar and molecular phylogenetic analysis, based on the 16S rRNA gene, of this and one other moss pillar. Cluster analysis of the phospholipid fatty acid composition showed three groups corresponding to the exterior, upper interior, and lower interior of the pillar. This suggested that species composition differed by section, with the exterior dominated by photosynthetic organisms such as mosses, algae, and cyanobacteria, the upper interior primarily containing gram-positive bacteria and anaerobic sulfate-reducing bacteria, and the lower interior dominated by gram-negative bacteria. Molecular phylogenetic analysis revealed that Proteobacteria dominate the moss pillar as a whole; cyanobacteria were found on the exterior and the gram-positive obligate anaerobe Clostridium in the interior, while gram-positive sulfate-reducing bacteria were present in the lowest part of the interior. Nitrogen-fixing bacteria and denitrifying bacteria were found in all sections. Thus, fatty acid analysis and genetic analysis showed similar patterns. These findings suggest that microorganisms of different phylogenetic groups inhabit different sections of a single moss pillar and form a microbial community that performs biogeochemical cycling to establish and maintain a structure in an oxidation–reduction gradient between exterior and interior.

Diversity of RuBisCO gene responsible for CO2 fixation in an Antarctic moss pillar

Antarctic “moss pillars” are lake-bottom biocenoses that are primarily comprised of aquatic mosses. The pillars consist of distinct redox-affected sections: oxidative exteriors and reductive interiors. Batteries of SSU rRNA genotypes of eukaryotes, eubacteria, and cyanobacteria, but no archaea, have been identified in these pillars. However, rRNA-based phylogenetic analysis provides limited information on metabolic capabilities. To investigate the microorganisms that have the potential for CO2 fixation in the pillars, we studied the genetic diversity of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCO, EC 4.1.1.39)—an enzyme involved in CO2 fixation. PCR clone libraries targeting all forms of the RuBisCO large subunit-encoding gene were constructed and 1,092 clones were randomly sequenced. Phylogenetic analysis indicated that proteobacterial form IA operational RuBisCO units (ORUs) were detected at the same frequency as the cyanobacterial form IB ORUs. Surprisingly, the form IA ORU, which was closely related to the sequences from deep-sea environments, was detected from all moss pillar sections. The form IB ORU related to Bryophyta, considered to be derived from moss, was identical to the sequence of Leptobryum sp. isolated from Lake Hotoke-Ike where the pillars were found. Moreover, certain cyanobacterial ORUs were found exclusively in the exterior of the pillar, whereas form II ORUs related to chemolithoautotrophic sulfur oxidizers and purple sulfur bacteria were found exclusively in the interior. No forms IC, ID, or III RuBisCO genes were detected. This is the first report demonstrating that bacteria with the potential for CO2 fixation and chemoautotrophy are present in the Antarctic moss pillar ecosystem.

瀬戸内海燧灘より採集されたCaudina similis (Augustin, 1908) （ナマコ綱，隠足目，カウディナ科）

シロナマコモドキ（和名新称）Caudina similis (Augustin, 1908) が，瀬戸内海燧灘より採集された。本種はこれまで東京湾口浦賀水道，相模湾のほか，宮城県女川沖と中国黄海南部からの採集記録がある。瀬戸内からの本種の採集は初記録であることから，新たな分布記録として報告する。

瀬戸内海より採集されたナマコ類（棘皮動物門，ナマコ綱，樹手目）の記録

ヤマトゴカクナマコPentacta nipponensis（Clark, 1938）およびグミPseudocnus echinatus (von Marenzeller, 1881)を瀬戸内海芸予瀬戸および安芸津灘より採集した。これらの種は，これまでに瀬戸内海からの採集記録はなく，本報告は，この海域からの本種の採集初記録となる。

瀬戸内海から採集されたカワムラサザナミガイ（軟体動物門，二枚貝綱，サザナミガイ科）

カワムラサザナミガイLyonsia kawamurai Habe, 1952が，瀬戸内海より採集された。本種の採集記録は少なく，タイプ産地の相模湾のほか，紀伊半島，若狭湾と新潟県からの報告があるのみである。瀬戸内海からの本種の採集は初記録であることから新たな分布記録として報告する

鹿児島県薩摩硫黄島沖から採集されたトサパイプヨウラク（軟体動物門, 腹足綱, アッキガイ科）の記録

高知県土佐湾を模式産地として記載されたアッキガイ科のトサパイプヨウラクMonstrotyphis tosaensis（Azuma, 1960）が，鹿児島県薩摩硫黄島沖の水深239-240mより採集された。本種はこれまでに模式産地のほか和歌山県沖から記録されている。本報告は，この海域からの本種の採集初記録となる。

瀬戸内海から採集されたドングリシャミセンガイ（腕足動物門，無関節綱，シャミセンガイ科）の分類学的再検討

日本の代表的な内海である瀬戸内海より得られたドングリシャミセンガイLingula rostrum（Shaw, 1798）の外部形態，および，分子生物学的な比較検討を行った。試料は瀬戸内海の岡山県沖備讃瀬戸より得られたドングリシャミセンガイを用い，倉持ら（2012）によるミドリシャミセンガイLingula anatina（奄美大島産）とウスバシャミセンガイLingula reevii（有明海産）の報告と比較した。ドングリシャミセンガイ（備讃瀬戸産）は，殻の形態，および，生時の肉茎の色彩により，外部形態でミドリシャミセンガイ，ウスバシャミセンガイと区分される。 また，ドングリシャミセンガイ（備讃瀬戸産）の18S rRNA 遺伝子の塩基配列を，ミドリシャミセンガイ（奄美大島産）とウスバシャミセンガイ（有明海産）と比較したところ，ドングリシャミセンガイ（備讃瀬戸産）は，ミドリシャミセンガイ，および，ウスバシャミセンガイの両種とは異なるクレードに属することがわかり，分子系統的にも離れた分類群として扱われるべきであることが示唆された。

瀬戸内海中央部大三島沖より採集されたトゲヒメミョウガSmilium scorpio（蔓脚目：ミョウガガイ科）

瀬戸内海中央部の大三島沖より採取したトゲヒメミョウガSmilium scorpio Aurivillius,1892は，ミョウガガイ科の一種であり，日本周辺海域において鹿島灘以南の水深35～100m に分布するとされている（Utinomi, 1958; 内海，1965）。このうち瀬戸内海では，大阪湾友ヶ島沖と神戸東垂水沖からの記録しかないため（稲葉，1988），瀬戸内海内における分布の記録としてここに報告する。また，採取したトゲヒメミョウガからDNA 抽出を行い，18S rRNA 遺伝子の塩基配列を決定し，得られた塩基配列を基に分子系統的な考察を行った。

日本産ミドリシャミセンガイとウスバシャミセンガイ（腕足動物門：舌殻綱）の分類学的再検討

日本周辺海域より得られたミドリシャミセンガイLingula anatina Lamarck, 1801，および，ウスバシャミセンガイLingula reevii Davidson, 1880の外部形態，殻構造，分子生物学的な比較検討を行った。試料は奄美大島より得られたミドリシャミセンガイ，および，有明海より得られたウスバシャミセンガイを用いた。これら2種類は，殻の形態および，生時の肉茎の色彩により外部形態で明瞭に区分される。 ミドリシャミセンガイの殻には，ウスバシャミセンガイの殻に比べ，硫黄（S），フッ素（F），鉄（Fe）が多く含まれている。一方，ウスバシャミセンガイの殻には，リン（P），カルシウム（Ca），マンガン（Mn），マグネシウム（Mg）が，ミドリシャミセンガイの殻よりも多く含まれていた。また，両種の殻に見られるリン酸カルシウム層の間の有機質部分に，特徴的に臭素（Br）とヨウ素（I）が検出され，それぞれ臭素（Br）はウスバシャミセンガイに多く，ヨウ素（I）はミドリシャミセンガイに多く検出された。 また，ミドリシャミセンガイ（奄美大島産）とウスバシャミセンガイ（有明海産）の18S rRNA遺伝子の塩基配列を比較した両種は異なるクレードに属することがわかり，両種は分子系統的にも離れた分類群として扱われるべきであることが示唆された。

阿蘇海より採集されたミヤコドリ（軟体動物：腹足目：アマオブネガイ目）殻表面の黒色沈着物の元素組成

阿蘇海は宮津湾の西部の湾入部が堆砂によって仕切られた海跡湖である。その阿蘇海内に形成されたカキ礁内部に生息するアマオブネガイ目の巻貝ミヤコドリ（Phenacolepas pulchella）を採集した。海跡湖に生息するカキ礁を生息環境とするミヤコドリの報告は初めてである。採集したミヤコドリの殻表面は黒色沈着物で覆われていた。この黒色沈着物について，電子プローブマイクロアナライザー（EPMA）を用いて電子像による形態観察，定性分析および定量分析を行ったところ，顕著なマンガン（Mn）のピークが検出され，沈着物の主成分は酸化マンガン（MnOn）であることが示された。これまでミヤコドリの殻表上の付着物は還元鉄が付着して茶色になる（土屋，2000）とされていたが，分析の結果，阿蘇海で採集されたミヤコドリの殻表面には酸化マンガンが濃集していることがわかった。阿蘇海のミヤコドリ生息域における酸化還元条件が，酸化還元に敏感な元素であるマンガン（Mn）の沈着に深く関与している可能性が考えられる。