2019 Fiscal Year Research-status Report
藻類によるヒ素のメチル化を促進する浸透圧調節機構の役割
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19K21897
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
長谷川 浩 金沢大学, 物質化学系, 教授 (90253335)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澤井 光 茨城工業高等専門学校, 国際創造工学科, 助教 (30784962)
三木 理 金沢大学, 機械工学系, 教授 (70373777)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | ヒ素 / 有機金属化合物 / 水圏 / 藻類 / スペシエーション分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1）塩分変化への耐性を指標とした海洋性および淡水性植物プランクトンのスクリーニング：塩分変化に対して多様な応答を示す海洋性および淡水性植物プランクトンを探索した。塩分濃度を変化させた改変f/2培地またはC培地で無菌培養した結果、海洋性植物プランクトンに関しては塩分度10-35‰で生育する種を、淡水性植物ブランクトンに関しては塩分度0-10%まで生育する耐塩性種を見い出した。
2）塩分度が植物プランクトンのヒ素代謝に及ぼす影響：塩分濃度を制御した液体培地に5価無機ヒ素を添加し、海洋性および淡水性植物プランクトンを培養して培養中におけるヒ素の化学形態と濃度変化を求めた。培養液及び細胞内におけるヒ素の化学形態別分析では、3価及び5価の無機ヒ素、メチルヒ素をコールドトラップを組み合わせた還元気化原子吸光法により個別に定量し、その他の有機ヒ素濃度は、マイクロウェーブ分解処理後にICP質量分析法を用いて全ヒ素濃度として求めた。また、細胞中のメチルヒ素以外の有機ヒ素化学種は、細胞から抽出して高速液体クロマトグラフ四重極飛行時間型質量分析計を用いて同定した。この結果、植物プランクトンの種類によって、5価無機ヒ素を生体濃縮する種や、3価無機ヒ素、5価メチルヒ素化学種に変換して放出する種に分類できることが分かった。さらに、同じ植物プランクトンであっても、生育する塩分度が異なるとヒ素の化学形態変換作用が変化することを世界で初めて見い出した。このように、植物プランクトンのヒ素に関する代謝は、海洋性や淡水性によらず、生物種や塩分度によって多様性を示すことがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本プロジェクトでは当初の計画以上に進展し、研究開始1年目であったが複数の論文が国際学術誌に受理されるとともに、国内外の学会における成果報告も積極的に進めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、本プロジェクトで最も挑戦的な目標として掲げた「周囲の塩分環境によって植物プランクトンの代謝が変化し、ヒ素に対する無機-有機化学種変換能力が変化する」という仮説が正しいことを証明することができた。この事実は、本研究グループが世界に先駆けて明らかにしたことであり、次年度以降の研究において多くの派生実験を実施して研究を進展させることが期待できる。
具体的には、ヒ素の還元・メチル化作用に対して影響する因子として従来から報告されていた培地中のリン酸濃度、水温に焦注目して、塩分度との相乗効果などを検討する予定である。例えば、従来の研究において、培地中の５価無機ヒ素は、リン酸との化学的類似性からリン酸トランスポーターを経由して細胞内に取り込まれると考えられている。本年度は基礎的な予備実験として、リン酸濃度を通常の100倍量の濃度で培養した条件でヒ素の化学種変化を比較検討した。この条件では、培地中の塩分度変化によらず5価無機ヒ素の化学系変換がほとんど生じなくなったことから、塩分度のヒ素代謝に及ぼす影響は細胞内に取り込まれた後に生じる可能性が高い。このように複数の環境因子を比較検討する培養試験を実施し、還元気化原子吸光法や放射光分析法を駆使して海洋植物プランクトンの細胞内外におけるヒ素化学種の化学形態解析を進める。
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| Causes of Carryover |
年度末に計画した学会がコロナ問題のため中止になり、出張がキャンセルとなったため。
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