2016 Fiscal Year Annual Research Report

Studies on the status and origin of proteineous materials in soil

Research Project

Project/Area Number	26450072
Research Institution	Hirosaki University
Principal Investigator	青山正和弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (60150950)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords	土壌 / ペプチド態窒素 / 土壌有機物 / タンパク質 / 細胞外タンパク質
Outline of Annual Research Achievements	土壌有機態窒素の大部分はペプチド態で存在しているが、その存在状態と由来に関する詳細な研究はほとんど行われてきていない。そこで、土壌中におけるペプチド態窒素の存在状態ならびにその由来を解明するための研究を行った。土壌の物理分画と次亜塩素酸ナトリウム処理－拡散反射フーリエ変換赤外線吸収スペクトル法による解析から、ペプチド態窒素は、軽比重画分よりも重比重画分、とくに有機・無機複合体画分に含まれ、主にミクロ団粒の構成成分として存在することが判明した。土壌のアルカリ抽出液を分画し、三次元蛍光スペクトルの測定によってペプチド態窒素の存在を評価したところ、ペプチド態窒素は腐植酸画分のアルカリ性高濃度尿素溶解画分に含まれ、とくにDAX-8樹脂非吸着画分に多く存在することが判明した。市販土壌タンパク質抽出キットを用いて多様な土壌からタンパク質を抽出し、SDS-PAGEを行うと、すべての土壌において60、45、32、16kDaの位置にタンパク質のバンドが出現した。さらに、土壌に植物遺体を加えて培養し、経時的にタンパク質を抽出してSDS-PAGEを行った場合にも同じ位置にバンドが出現し、バンドの濃度から推定したタンパク質量は植物遺体の添加によって増加するとともに土壌微生物バイオマス量との間に有意な正相関が認められた。SDS-PAGEで分離されるバンドについてLC-MS/MSによりタンパク質の同定を行ったところ、60 kDaと45kDaのバンドからPseudomonas属細菌の細胞外プロテアーゼ由来のタンパク質が検出された。以上の結果から、土壌中のペプチド態窒素は粘土もしくはシルト粒子に強く結合しており、腐植物質ではなくタンパク質として存在する割合が高いと推定された。こうしたタンパク質の給源として、土壌微生物の生産する細胞外タンパク質が一つの候補となることが示唆された。