淡水動物プランクトンにおける限られた条件下でのリンの分配と化学量論的調節。淡水動物プランクトンにおけるリンの分配と化学量論的制御：栄養循環への示唆

Allocation and stoichiometric regulation of phosphorus in a freshwater zooplankton under limited conditions: Implication for nutrient cycling.

• Xuejia He
• Wen-Xiong Wang

抄録

動物プランクトンは淡水中ではリン（P）によって制限される可能性があるため、環境中のPレベルに応じて体のP分布が異なる生化学的・解剖学的構成要素で変化する可能性がある。本研究では、淡水動物プランクトンであるミジンコにおいて、Pが制限された条件下でのPの分布と制御を、Pを放射性物質として用いて定量化した。本研究では、P を放射性物質として用いることで、淡水動物プランクトンであるミジンコの P の分布とその制御を定量化した。体内のPは、体表が35〜54%を占め、次いで低分子、核酸が11〜30%を占めていたが、リン脂質はごくわずかであった。体内Pの体表への配分割合は、+P成体の51.8％から-P成体では16.5％に減少し、卵への配分割合も+P成体に比べて-P成体では3.8対16.5％と低かった。一方、+P条件と-P条件では、幼生では配分パターンに違いは見られず、P条件の影響と発生期の相互作用が見られた。また、核酸やリン脂質のPターンオーバー率は、+P個体の半分程度であり、P欠損下では代謝率が低下していることが示唆された。しかし、小分子、核酸、リン脂質のPターンオーバー率は、成体ではP条件では変化しなかった。成体では、甲羅や卵へのP配分をダウンレギュレーションすることで、基礎的なP代謝を維持することができるように思われた。これらの結果は、動物プランクトンのP欠乏に対する耐性を明らかにするとともに、ミジンコのP循環と利用可能性の調節への関与を示唆するものである。

Because zooplankton is potentially limited by phosphorus (P) in freshwater, they may modify their body P distributions in different biochemical and anatomic components depending on the environmental P levels. In the present study, we quantified the distribution and regulation of P in a freshwater zooplankton Daphnia magna under P-limited conditions by using P as a radiotracer. We demonstrated that the P allocation patterns in D. magna were independent of the ontogenic development. Carapace accounted for 35-54% of total body P, followed by small molecules and nucleic acids (11-30%), whereas phospholipids represented only a minor P pool. The proportion of body P allocated into carapace decreased from 51.8% in +P adults to 16.5% in the -P adults, and a lower proportion of body P was also allocated to eggs in the -P adults than in the +P adults (3.8 vs. 16.5%). Meanwhile, no difference in allocation pattern was detected in the juveniles under +P and -P conditions, demonstrating an interaction between effects of P condition and ontogeny. Furthermore, the P turnover rates of nucleic acids and phospholipids in the -P juveniles were only half of those found in the +P individuals, suggesting a reduced metabolic rate under P-deficient conditions. However, the P turnover rate of small molecules, nucleic acids and phospholipids did not vary with the P condition in adults. It appeared that the adults could maintain their basic P metabolism by down-regulating the P allocation to carapace and eggs. Our results provide an insight into the tolerance of zooplankton to P-deficiency and bear implications on involvement of Daphnia in regulation of P cycling and availability in the epilimnion.

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