2009 Fiscal Year Annual Research Report
海洋性硝化細菌による温室効果ガスN2Oの生成メカニズムの解明
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20510007
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
藤原 健智 Shizuoka University, 理学部, 教授 (80209121)
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| Keywords | 地球温暖化 / 温室効果ガス / 一酸化窒素 / 硝化細菌 / 海洋 |
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| Research Abstract |
亜酸化窒素(N_2O)ガスは微量大気成分(310ppbv)の一つであるが、CO_2の150倍もの温室効果をもち、地球温暖化現象への寄与は大きい。大気中に放出されるN_2Oガスがの2/3は海洋からのものであり、その総量は年間4TgNにのぼるが、海洋性アンモニア酸化細菌(ammonia-oxidizing bacteria : AOB)が、その主たる放出源と考えられている。AOBによる硝化作用の副生成物としてN_2Oガス発生することは古くから指摘されているが、その分子的メカニズムはまだ明らかとなっていない。本研究の目的は、海洋性AOBによる、海洋環境におけるN_2O生成の分子機構を解明することである。アンモニアは,アンモニア酸素添加酵素AMOによりNH_2OHに変換され,次いでNH_2OH酸化酵素であるHAOの作用によってさらにNO_2^-に4電子酸化される(式1)。この酸化反応が効率的に進行しなくなると,NO_2^-のかわりに不安定な中間生成物である'NOH'が生じ,NH_2OHとの反応によってN_2Oが生成すると予想される。
このメカニズムを検証するため,N.oceani NS58を用いたボトル培養実験を行った。ECD-GC分析の結果,好気条件下で,1細胞あたり120amol/dayのN_2O生成が観測され,この値を用いることで,海洋からのN_2O生成を十分説明できることがわかった。またNS58から精製したHAOを用いたin vitro実験によって,NH_2OH酸化反応に必要な電子受容体の不足が,実際にN_2O生成を引き起こすことが示された。さらにN_2Oの^<15>N同位体比の分析結果は,N_2O生成反応に関する仮説と矛盾しないものだった。
これらの分析結果から,高アンモニア濃度,低酸素環境下では,酸素呼吸にリンクしたHAOの機能が低下し,過剰に供給されるNH_2OHの酸化が不十分となるためにN_2Oが生成すると考えられる。これを確認するため,in vivoおよびin vitro N_2O生成反応に対するアンモニア濃度,酸素分圧,温度,pHなどの影響の詳細な分析を次度に行う。
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