| 研究課題/領域番号 |
22K05734
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分40010:森林科学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人森林研究・整備機構 |
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研究代表者 |
森 大喜 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (90749095)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | ポリフェノールオキシダーゼ / 炭素循環 / 酵素活性 / 酸化酵素 / 窒素添加 / 土壌 / 微生物 / 土壌酵素 / 土壌微生物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
酵素反応を組み込んだ土壌炭素分解モデルの構築に向けて、その重要な構成要素である「環境要因から酸化酵素活性を予測するモデル」の構築を行う。これまで考慮されてこなかった「土壌を構成する鉱物中に存在する金属による無機触媒反応由来の酵素反応（正確には酵素ではなく触媒）」に着目し、この金属触媒由来と微生物由来の酸化酵素活性を分離して独立に予測しそれを合成する新たなアプローチによって精度の高い予測モデル構築を達成する。
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| 研究実績の概要 |
難分解性有機物の分解に関与する酸化酵素ポリフェノールオキシダーゼ（PPO）について、渓流水サンプル中での活性を測定する際に使用されていた従来の手法がpHの影響を受け、大きな誤差を生じていることを明らかにし、その測定手法を改良した。これは、有機物分解プロセスのより正確な理解に貢献する。
ポリフェノールオキシダーゼ（PPO）は、難分解性有機物の分解に関与する酸化酵素であり、渓流水中の炭素分解においても重要な役割を果たしている。PPO活性はL-DOPAを基質としてその酸化速度を測定しているが、L-DOPAの酸化速度はpHの影響を強く受けるため、測定値は渓流水のpHに依存して不正確である可能性があった。実際に渓流水中のPPO活性を測定し、オートクレーブ処理によって酵素を失活させた同一サンプルと比較した結果、オートクレーブ処理されたサンプルの酵素活性がより高いことが観察された。このことから測定値は明らかに不正確であったことが示唆された。この不正確な測定結果は、オートクレーブ処理によってpHが上昇したことに起因していた。この問題に対処するために、pH5の酢酸バッファーを用いた改良法を検討したところ、先述の問題が解決され、より正確な測定を行うことに成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
土壌鉱物の金属触媒力の大きさを微生物由来の酵素活性から分離して独立に予測する手法の開発に関しては、実験および分析が完了しており、間もなく手法を提案できる段階にある。また、「養分収奪仮説」を検証する実験については分析がほぼ完了しており、おおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の仮説であった「リン収奪仮説」をアップデートした「養分収奪仮説」の検証を行う。培養実験は終了しているため、分析を完了するとともに解析を行い、本仮説が窒素と酸化酵素活性の関係を統一的に説明できるかを明らかにする。さらに、土壌鉱物の金属触媒力の大きさを微生物由来の酵素活性から分離して予測する手法を開発し、環境要因から酸化酵素活性を予測する線形モデルを完成させる。
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