2021 Fiscal Year Research-status Report
Behavior and functions of organic phosphorus in the soils of natural ecosystems
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21K06349
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
平舘 俊太郎 九州大学, 農学研究院, 教授 (60354099)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ホスファターゼ / フィチン酸 / イノシトールリン酸 / 有機態リン化合物 / 核磁気共鳴 / p-ニトロフェノールリン酸 / オルトリン酸 / リンの無機化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
土壌中に存在する代表的な有機態リン化合物として、myo-イノシトール6リン酸（フィチン酸）、グルコース6リン酸、アデノシン三リン酸（ATP）、レシチンを取り上げ、日本の代表的な土壌（沖積土，黒ボク土，富塩基土，褐色森林土）中におけるオルトリン酸の生成速度を測定した。このオルトリン酸生成速度の測定実験では、オルトリン酸の生成反応を触媒する活性に加えて、微生物活動に伴うオルトリン酸の生成速度を、４日間あるいは16日間、室温で培養することにより評価した。その結果、土壌中でのオルトリン酸生成速度は、有機態リン化合物の化学構造によって大きく異なり、いずれの土壌でも概ね グルコース6リン酸 > ATP > レシチン > フィチン酸 の順序であり、フィチン酸からのオルトリン酸生成率は16日間培養後でも非常に低かった（< 5%）。また、土壌中の有機態リンのモデル化合物として一般的に用いられているp-ニトロフェノールリン酸（PNP）をこの実験により評価した結果、グルコース6リン酸と同等あるいはそれ以上にオルトリン酸生成速度は速かった。PNPからのオルトリン酸生成速度は、グルコース6リン酸からのオルトリン酸生成速度と高い相関を示したが、フィチン酸からのオルトリン酸生成速度とは有意な相関関係は認められなかった。このことから、とくにフィチン酸が土壌中の有機態リン化合物の主成分である場合には、PNPは必ずしも有機態リン化合物からのオルトリン酸生成速度を適正に指標するとは限らないと考えられた。
令和3年度は、上記の研究に加えて、自然生態系の土壌および隣接する施肥等人為的影響を受けた土壌のセットを大分県竹田市の久住高原にて採取し、その化学分析を進めた。また、これらの土壌を用いて、核磁気共鳴スペクトル分析によるリンの化学形態解析を予備的に実施し、分析条件等を精査した。
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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
日本の代表的な土壌5種類（沖積土，黒ボク土，富塩基土，褐色森林土2種類）を用いて、土壌中における有機態リン化合物からのオルトリン酸生成速度を、代表的な土壌中のリン化合物（グルコース6リン酸、ATP、レシチン、フィチン酸）およびモデルリン化合物（PNP）について定量的に評価し終えたことから、本研究課題は順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度に本課題で実施した研究では、土壌がオルトリン酸生成反応を触媒する活性に加えて、微生物活動に伴うオルトリン酸生成の速度を評価した。これに対して、PNPを用いたホスファターゼ活性測定法の定法では、土壌がオルトリン酸生成反応を触媒する活性のみを評価しており、微生物活動に伴うオルトリン酸の生成速度は評価していない。このため、今後、微生物活動に伴うオルトリン酸の生成反応の重要性を明らかにし、PNPを用いた定法により得られる情報の重要性を明らかにする。また、オルトリン酸生成反応を制御している要因としては、土壌による有機態リン化合物の吸着反応も考えられるが、これについてはこれまでほとんど研究例がない。このため、今後、土壌による有機態リン化合物の吸着を調べ、オルトリン酸生成反応への関りを明らかにする。これらの研究により、PNPを用いた定法では得られないオルトリン酸生成反応の要因が明らかになり、また土壌特性とオルトリン酸生成能との関係がより明確になると期待される。
加えて、当初の計画通り、自然生態系の土壌および隣接する施肥等人為的影響を受けた土壌をセットで選定し、それぞれの場所における植生を調査するとともに、表層土壌試料の採取を進める。これらの土壌については、一般理化学性分析および含まれるリンの化学形態分析を進める。
これらの研究によって、生態系におけるリン循環の姿を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス蔓延の影響を受け、土壌採取のために計画していた旅行が、一部実施できなかった。今後、新型コロナウイルス蔓延の状況を注視しながら実施したい。また、学会参加もオンライン参加となり、旅費が大幅に節約できた。これについては、令和4年度以降、機器分析利用料、実験用ガス、試薬などの経費に充て、有効に活用する。
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Research Products
(1 results)
