2019 Fiscal Year Annual Research Report
アナモックス細菌の窒素・酸素同位体分別の解析：海洋窒素循環への寄与の推定
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18J20742
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小林 香苗 北海道大学, 大学院工学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | アナモックス細菌 / 安定同位体比 / 窒素同位体分別 / 酸素同位体分別 / 窒素循環 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 連続培養系での窒素および酸素同位体分別の測定
3種類のアナモックス細菌（海洋性の “Ca.Scalindua japonica”，淡水性の“Ca. Brocadia sinica”および“Ca. Jettenia caeni”）を、膜分離型連続培養リアクターを用いて高度に集積培養し、NH4+→N2, NO2-→N2, NO2-→NO3-の反応の窒素同位体分別（15ε）、および未だに世界で報告例のないNO2-→NO3-の見かけの酸素同位体分別(18E)を求めた。それらの研究成果を論文にまとめ、昨年5月にThe ISME Journal(IF=9.493)に論文が受理された。(Kobayashi et al., 2019, The ISME journal 13, 2426-2436(2019))
2. 回分培養系での酸素同位体分別の測定
酸素同位体分別は、窒素同位体分別を求めるよりもさらに複雑であり、現在アナモックス細菌の酸素同位体分別の報告例はない。複雑な理由としては、アナモックス反応では以下の5つの反応(1.亜硝酸還元反応、2.亜硝酸酸化反応、3.亜硝酸酸化時の水の酸素の取り込み、4.亜硝酸酸化に関わる酵素が、硝酸還元をする働きもあるためにおこる硝酸還元反応、5.非生物的な水と亜硝酸の酸素の交換)が同時に起こるためである。これらを求めるために、水の酸素安定同位体比を変化させた回分培養実験を実施し、数値計算モデルを開発し個々の分別を計算した。結果をまとめ、昨年10月に中国の厦門で開催された、国際学会6th International Conference on Nitrification and Related Processesにて口頭発表し、ICoN6 Financial Support for Outstanding Students Abstractを受賞した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請時に計画していた、連続培養系での3種のアナモックス細菌の窒素同位体分別と見かけの酸素同位体分別（18E：亜硝酸酸化の酸素同位体分別、および水の取り込みの酸素同位体分別の和）を求めることに成功し、昨年結果をまとめた論文が受理された。また、２つめに計画していた、回分培養系を用いた酸素同位体分別を求める実験についても、培養実験を全て完了し、サンプルの測定も全て完了することができたので、順調に進展していると認識している。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度は概ね計画どおりに研究が進展したので、今後も、申請時に計画に従って研究を進展させる。今後は、第二の目的である世界初海洋性アナモックス細菌“Ca. Scalindua sp.”の酸素同位体分別を決定する。既に行った水の酸素安定同位体比を変化させた回分培養実験のデータを統計解析ソフトRを用いて数値計算モデルを開発し計算し、決定する。また、既に行った実験の中で、結果を考察し追加実験が必要なものに関しては、順次再実験を行っていく。そして、それらの結果をまとめて論文を執筆する。
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