窒素循環に新たな1ページを加える第三の窒素ガス生成経路を担う微生物群の同定

• 研究課題/領域番号: 17K15305
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 水圏生産科学
• 研究機関: 長岡工業高等専門学校
• 研究代表者: 押木 守 長岡工業高等専門学校, 環境都市工学科, 准教授 (90540865)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 窒素循環 / ヒドラジン / 窒素ガス / 嫌気性アンモニウム酸化 / ヒドロキシルアミン / 微生物 / ヒドロキシルアミン不均化反応

研究成果の概要

微生物が窒素ガスを生成する新たな経路としてhydroxylamine disproportionation(HD)反応に注目した。嫌気性アンモニウム酸化細菌を用いてHD反応が起こりえる条件を調査したところ、pH、温度、基質濃度が影響し、特に基質濃度の影響が強いことを明らかにした。触媒酵素が非常に不安定であることが明らかになったため、HD反応をin-vivoで観察すべく、ヒドロキシルアミンに特異的に結合しうる蛍光プローブを合成し、蛍光顕微鏡を用いた観察を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

窒素ガスを生成する微生物代謝経路としてこれまで脱窒および嫌気性アンモニウム酸化反応のみが知られてきたが、第三の経路としてHD反応を同定することは、地球圏での窒素代謝を理解するために必要不可欠である。本研究ではHD反応について基礎的な知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Synergistic inhibition of anaerobic ammonium oxidation (anammox) activity by phenol and thiocyanate. (2018)
  • 著者名/発表者名: Oshiki, M., Masuda, Y., Yamaguchi, T. and Araki, N.
  • 雑誌名: Chemosphere 巻: 213 ページ: 498-506
  • DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.09.055
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nitric Oxide Production from Nitrite Reduction and Hydroxylamine Oxidation by Copper-containing Dissimilatory Nitrite Reductase (NirK) from the Aerobic Ammonia-oxidizing Archaeon, <i>Nitrososphaera viennensis</i> (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, S., Hira, D., Yoshida, K., Toyofuku, M., Shida, Y., Ogasawara, W., Yamaguchi, T., Araki, N. and Oshiki, M.
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 33 号: 4 ページ: 428-434
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME18058
  • NAID: 130007553600
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 海洋窒素循環を駆動させる触媒分子の機能を解き明かす (2019)
  • 著者名/発表者名: 永井孔明、押木守、荒木信夫、増間智郎、山口隆司、岡部 聡
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] Anammox細菌 "Candidatus Kuenenia" が保有する亜硝酸還元酵素の精製および生化学的性状 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中林豊博、押木守、荒木信夫、岡部聡、山口隆司
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] アンモニア酸化古細菌 Nitrososphaera viennensisが保有する銅含有型亜硝酸還元酵素(NirK)の触媒特性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 押木守、小林駿、平大輔、吉田圭太朗、豊福雅典、志田洋介、小笠原渉、山口隆司、荒木信夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] Anammox細菌”Candidatus Kuenenia stuttgartiensis”が保有する亜硝酸還元酵素の精製及び同定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中林豊博、押木守、荒木信夫、岡部聡、山口隆司
  • 学会等名: 第53回日本水環境学会年次大会
• [学会発表] 新規なリアクターを用いた低温海水水槽に適用する硝化技術の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 根津拓福、荒木信夫、押木守、相塚睦
  • 学会等名: 第53回日本水環境学会年次大会
• [学会発表] Anammox細菌による亜硝酸還元反応 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中林豊博, 押木守, 荒木信夫, 山口隆司
  • 学会等名: 第36回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会
• [学会発表] DHSリアクターを用いた低温海水魚水槽での硝化技術の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 相塚陸, 荒木信夫, 押木守, 山口隆司, 大森聖史, 長野晃弘
  • 学会等名: 第36回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会
• [学会発表] 生理機能解析を目指した海洋性anammox細菌の大量培養 (2018)
  • 著者名/発表者名: 永井孔明, 押木守, 荒木信夫, 山口隆司
  • 学会等名: 第36回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会