2017 Fiscal Year Research-status Report

ペリレンキノン系色素で複雑な土壌有機物の安定化機構の解明に迫る

Research Project

Project/Area Number	17K18154
Research Institution	Nihon University
Principal Investigator	小林孝行日本大学, 生物資源科学部, 助教 (10551228)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	ペリレンキノン / 土壌有機物 / 存在形態 / 地球温暖化
Outline of Annual Research Achievements	陸上最大の炭素プールである土壌有機物の安定化機構の解明は、地球規模での気候の将来予測において重要である。本研究では構造が比較的明確で、世界の様々な土壌だけでなく、数万年前の古土壌（埋没土壌）でも安定に存在するペリレンキノン系色素の土壌中での安定化機構を明らかにすることを目的としている。本年度実施した内容と結果は以下のとおりである。１）ペリレンキノン系色素の存在形態と安定性の関連性を解明するため、室内培養試験による同色素の分解条件を検討した。２）ペリレンキノン系色素を構成する主要な２成分の化学構造解析と簡便な同色素の分別定量法の開発を試みた結果、２成分ともDHPQ（4,9-dihydroxypelyrene-3,10-quinone）を発色団母核とする比較的低分子の化合物であることを明らかにした。また、ペリレンキノン系色素を含む測定溶液の吸収スペクトルから、２成分を分別定量するために必要な2成分の光学的特性のうち、1成分について明らかにした。３）土壌型の異なる国内外の表層土壌ならびに累積火山灰土壌における表層土と約7000年前の埋没土における同色素の存在形態を検討した結果、土壌型によってペリレンキノン系色素の存在形態が大きく異なっていた。すなわち、褐色森林土、ポドゾルでは遊離型の形態で存在するペリレンキノン系色素の割合が多いと考えられ、黒ボク土、赤色土、チェルノーゼムでは結合型の割合が高かった。また、年代が古い土壌ほど同色素は安定な結合型形態の割合が高くなる事を見出した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 当初は初年度にペリレンキノン系色素の存在形態と安定性の関連性を解明するための土壌埋設試験を計画していた。しかしながら、室内実験による再検討を行う必要が生じたためやや遅れていると評価される。さらに、同色素の化学構造特性についても、単離成分の溶解性が悪かったため、構造解明にも若干の遅れが生じた。しかし、最近適切な溶媒が見つかったことから、今後は順調に進展するものと考えられる。一方、同色素の存在形態解明に関しては当初計画より早く進展している。
Strategy for Future Research Activity	研究期間内に埋設法によるペリレンキノン系色素の分解実験の実現と解析は困難であると予想されるため、埋設試験から室内での培養実験に切り換え、今後は室内培養による検討を進める。化学構造特性の解明ではのこりの一成分の解析を推し進める。存在形態の解明研究では、7000年前の埋没土と現表土でのペリレンキノン系色素の存在形態に違いが認められたため、今後は、今年度使用した埋没土より古い姶良Tn火山灰直下の2万4000年前の埋没層（鹿児島県）を含む累積土壌断面で試料採取を行い同色素の存在形態の長期的変化を評価する。
Causes of Carryover	土壌調査の同行人数が１名減少したことなどから、若干の変化が生じたと考えられる。この助成金は翌年度の旅費として使用する予定である。