2020 Fiscal Year Annual Research Report

Electrochemical acceleration of ammonium biosynthesis from nitrogen gas

Research Project

Project/Area Number	20F20105
Research Institution	National Institute for Materials Science
Principal Investigator	岡本章玄国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 独立研究者 (70710325)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	LONG XIZI 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 外国人特別研究員
Project Period (FY)	2020-11-13 – 2023-03-31
Keywords	細胞外電子移動 / 窒素固定 / 電極就職
Outline of Annual Research Achievements	窒素循環において土壌細菌によるアンモニア生成は、重要な役割を果たしています。最近、微生物に対してナノ粒子を介して電子注入をすることで窒素固定を駆動できることが報告されました。本研究では固体材料から微生物への電子移動を加速する手法を開発することで、アンモニア生成反応を効率化することを目的とします。空気中の窒素から微生物を使ってアンモニアを効率よく生み出せれば、僻地における肥料生産などに資すると期待できます。本年度は、窒素固定菌を環境中から単離するために用いる予定のハイスループット電気化学系の測定プロトコルの確立を行なった。土壌サンプルから得られた細菌叢に対して窒素雰囲気下で電気化学測定を行い、有機物を分解する電流値の測定に成功した。また、電極表面修飾へ向けて試薬の購入や分光と電気化学を組み合わせた測定系の立ち上げを行なった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 計画している実験や材料合成を実行するための準備が整いつつある。
Strategy for Future Research Activity	今年度確立した測定系を用いて、窒素固定代謝を行う細菌を環境中から単離するトライアルを始める。並行してモデル窒素固定菌への遺伝子導入を行い電気化学による窒素固定の駆動を行う。