太古代の地球環境解析・復元のためのポルフィリン化合物の多次元同位体比解析法の研究

• Project/Area Number: 04J08513
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Geochemistry/Astrochemistry
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 力石 嘉人 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球内部変動研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 窒素同位体比 / クロロフィル / ポルフィリン / テトラピロール / マレイミド / 同位体比質量分析計 / ガスクロマトグラフ / 水素同位体比 / 炭素同位体比 / 同位体分別 / アミノ酸 / フィトール / ステロール / 起源推定

Research Abstract

本年度得られた最も重要な成果は、GC/C/IRMSを用いたポルフィリン化合物の窒素同位体比測定法を開発したことである。これは、
(1)マレイミド標準物質の合成
(2)ポルフィリン(テトラピロール)化合物のマレイミド(モノピロール)化
(3)GC/C/IRMSによる合成マレイミドの窒素同位体比分析
(4)サンプルの測定
で構成される。
ポルフィリン化合物は、藻類のクロロフィルに由来する含窒素有機化合物であり、現世の生物試料や海水中、堆積物・堆積岩、さらには石油などの化石燃料からも見つかる。そのためポルフィリン化合物は、太古代から現世の窒素循環を解析するうえでの最も信頼できるプロキシィとして考えられている。しかし、これまでのポルフィリン化合物の窒素同位体比の測定には、EA/IRMSが用いられており、その同位体比測定には多量の試料(1分子あたり、数μmol窒素、クロロフィル量で約2mg)が必要であった。これは例えば、外洋表層水のクロロフィルの窒素同位体比を測定するためには、数十キロリットルの海水が必要なことになる。そのため、ポルフィリン化合物の窒素同位体比研究は非常に少なかった(数報の論文が報告されているだけである)。本研究で開発したGC/C/IRMS法は、測定に必要な試料量が少ない(1分子あたり、数nmol窒素)というアドバンテージがあり、本法を用いることで測定に必要な試料量の大幅な減少(1/1000以下)が達成される。すなわち本法が、今後、太古代から現世の窒素循環を解析する研究において重要なツールになると言える。これらの成果は、現在論文を投稿中である。

Research Products

• [Journal Article] Sources and transformation processes of pheopigments : Carbon and hydrogen isotopic evidence from Lake Haruna, Japan (2007)
  • Author(s): Chikaraishi Y., Matsumoto K., Kitazato H., Ohkouchi N.
  • Journal Title: Organic Geochemistry (印刷中)
• [Journal Article] Biosynthetic and metabolic controls of nitrogen isotopic composition of amino acids in marine macroalgae and gastropods : implications for aquatic food web studies (2007)
  • Author(s): Chikaraishi Y., Kashiyama Y., Ogawa N.O., Kitazato H., Ohkouchi N.
  • Journal Title: Marine Ecology Progress Series (印刷中)
• [Journal Article] Hydrogen, carbon and nitrogen isotopic fractionations during chlorophyll biosynthesis in C3 higher plants (2005)
  • Author(s): Chikaraishi Y., Matsumoto K., Ogawa N.O., Suga H., Kitazato H., Ohkouchi N.
  • Journal Title: Phytochemistry 66 Pages: 911-920
• [Journal Article] Hydrogen, carbon and nitrogen isotopic fractionations during chlorophyll biosynthesis in C3 higher plants
  • Author(s): Yoshito Chikaraishi, Kohei Matsumoto, Nanako Ogawa, Hisami Suga, Hiroshi Kitazato, Naohiko Ohkouchi
  • Journal Title: Phytochemistry (印刷中)