2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of bioelectric nitrogen fixation system from nitrous oxide, global warming gas
| Project/Area Number |
15K14904
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
片山 新太 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (60185808)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
粟田 貴宣 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (80724905)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 生物窒素固定 / 細胞外電子伝達 / 生物電気化学的活性化 / 嫌気性微生物 / 固体腐植ヒューミン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
亜酸化窒素ガス(N2O)は温暖化ガスで且つオゾン層破壊物質であり、その除去・発生低減化は地球環境保全上の緊急課題である。過去、共生系窒素固定菌または脱窒菌の持つN2O 還元能を用い、N2O を窒素ガス(N2)として大気に戻す研究ばかりされてきた。これに対し本研究はN2O をN2 に還元後、更にアンモニア(NH3)まで還元・固定化する反応系を創成することを目的としている。昨年度までに細胞外電子伝達物質として知られる固体腐植ヒューミンによる嫌気性窒素固定の活性化が可能であることを明らかにした。そこで、嫌気バイアルに固体腐植ヒューミンおよび炭素原としてマンニトールを加えた培養系で嫌気性微生物を集積した。生物窒素固定活性は、アセチレン還元活性を指標とした。バイアル瓶中のヘッドスペースに含まれる生成エチレン濃度の変化より評価した。その結果、固体腐植ヒューミンにより生物窒素固定反応の指標であるアセチレン還元活性が高まることを明らかにした。また、促進メカニズムとして固体腐植ヒューミンが培養系の酸化還元電位を低下させて窒素固定反応に好適条件となっていることが原因である可能性が有ったが、それは各種還元剤のみを加えた系では生物窒素固定活性が促進されないことから否定された。以上より、固体腐植ヒューミンの生物窒素固定反応に帯する促進効果は、細胞外電子伝達であることが示唆された。昨年度の実験で、固体腐植ヒューミンによって活性化される嫌気性窒素固定菌Paenibacillus属およびClostridium属が得られたが、純度確認したところ、まだ純化が不十分であることがわかったため、さらに集積純化を繰り返して、特性評価に向けて研究を継続している。
|
