アンモニア酸化細菌による新規ハイブリッド亜酸化窒素生成のメカニズム解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26701003
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 勝山 千恵 広島大学, 総合科学研究科, 助教 (10580061)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 窒素安定同位体トレーサー / 酸素安定同位体トレーサー / 好気性アンモニア酸化細菌 / 亜酸化窒素 / 硝化 / 脱窒 / 窒素循環 / 国際情報交換（USA、カナダ）

Outline of Annual Research Achievements

好気性アンモニア酸化細菌は、強力な温室効果ガス亜酸化窒素（N2O）を生成し、その経路としてアンモニア酸化と硝化菌脱窒の２つが知られている。申請者は独自の実験方法を開発し、アンモニア酸化の中間産物ヒドロキシルアミン（NH2OH）および亜硝酸イオン（NO2-）のNを一つずつ由来とするハイブリッドN2Oの生成経路の存在を示した。本研究では、純粋培養アンモニア酸化細菌を用いて、（１）申請者の開発した方法を駆使してハイブリッドN2O生成経路の寄与率を求め、（２）ゲノム情報を利用して関与酵素の候補を特定することによって、ハイブリッドN2O生成の代謝経路を完全に記述する。さらに（３）廃水処理系における各N2O生成経路の寄与率の迅速診断プロトコルを確立する。
平成26年度は、主に標準株Nitrosomonas europaea ATCC 25978株を用いて、各種酵素阻害剤や一酸化窒素除去剤を加えた培養によりハイブリッドN2O生成経路における中間産物の推定実験を行い、現在も継続中である。さらに、全ゲノム解読済みでもっともよく研究されているNitrosomonas europaea ATCC 19718株およびその機能遺伝子欠損株を用いてN2O生成速度を比較し、各生成経路の寄与率を試算した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ハイブリッドN2O生成経路の寄与率の算出について、試算段階であるが進展している。18Oトレーサーを組み込んだ分別定量については課題が残っているが、平成27年度の研究実施計画に含めていたNitrosomonas europaeaの野生株と変異株を用いたN2O生成の比較を平成26年度に開始した。

Strategy for Future Research Activity

所属機関を異動したため、本研究課題実施に必要なガスクロマトグラフィー質量分析計（GC/MS）を設置し、チューンアップする。ハイブリッドN2O生成経路における中間産物の特定と18Oトレーサーを組み込んだ分別定量法の確立を継続する。また、全ゲノム解読済み純粋培養菌株のゲノム情報を活用して、ハイブリッドN2O生成に関与する酵素の候補を挙げる。

Causes of Carryover

蛍光式酸素モニターの購入において、予定していた機種と同等品の他メーカー機種に切り替えることにより、より安価に購入したためその差額が生じた。また、予定していた学会に参加しなかったため、旅費を使用しなかった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成27年度は、異動先の所属機関において新たに必要となる15N,18O標識試薬、培養用試薬、GC/MS消耗品を中心とする消耗品費として使用する。また、新たに設置するGC/MSの性能確認、研究打ち合わせ、および学会発表のため国内旅費を使用する。加えて、成果をまとめ、論文発表するため、英文校閲料や投稿料を使用する。