Selectivity of substrate by ammonia oxidizing archaea

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K11636
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 眞壁 明子 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム), 准研究員 (90752618)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横川 太一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム), 研究員 (00402751)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: アンモニア酸化 / 安定同位体 / 海洋

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、海洋におけるアンモニア酸化古細菌（AOA）の基質選択性の要因を明らかにし、新たな窒素・炭素循環モデルを構築することを目的としている。そのための手段として、安定同位体を用いたAOAの純粋培養実験と、天然試料（海水）の培養実験を実施する計画であった。AOAの純粋培養実験については、前年度までに鉱山熱水性のAOA集積培地を元にした単離培養を試みていたが、それに加え、海水、海洋性マンガンクラスト由来のAOA単離に向けた培養を進めた。
天然試料の培養実験については、前年度までに北太平洋及びインド洋において、複数基質の安定同位体標識を用いた、海水のアンモニア酸化培養実験を実施してきた。本年度は北太平洋における超深海である海溝部を含む調査航海に乗船し、培養実験用の試料を採取した。アンモニア酸化に付随して生成する温暖化ガスである一酸化二窒素の生成速度を調べるための条件も含めた、海水のアンモニア酸化培養実験を追加で実施した。また、本年度は、これまでに行った培養実験試料について、安定同位体分析を行い、各基質からのアンモニア酸化について解析を行った。アンモニウムを基質としたアンモニア酸化活性がある場所では、ほぼすべての場所で尿素を基質としたアンモニア酸化活性もあることが明らかとなった。ほとんどの場所でアンモニウムを基質とした活性の方が尿素を基質とした活性よりも高かったが、一部で尿素を基質とした活性の方が高い場所があった。試料を採取した場所によって、アンモニウムと尿素の利用比が異なることが明らかとなったが、その要因については、今後、栄養塩・有機物濃度や微生物情報と合わせてさらに解析する予定である。その結果として、窒素利用と炭素利用の相互作用を含めた新たな窒素・炭素循環モデルを構築することができると考えられる。