海洋植物プランクトンを利用した自然サイクル中における二酸化炭素固定化に関する研究--微量鉄化学種による光合成制御--

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14780441
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 長谷川 浩 金沢大学, 工学部, 助教授 (90253335)
• キーワード: 鉄 / シデロホア / 海洋植物プランクトン / 生長制御 / 有機鉄錯体 / 鉄制限 / CLE / ACSV法 / 培養

研究概要

(1)プランクトンが放出する植物シデロホアの探索
競争的配位子平衡反応を組み合わせた吸着カソーディックストリッピングボルタンメトリー法を用いたシデロホアの高感度測定法を開発し、植物プランクトンが放出するシデロホアの定量と錯生成定数の解析を可能にした。また、海洋植物プランクトンの単離株の培養にこの方法を適用して、複数の系統群からなる植物プランクトンから、鉄に強く配位する有機配位子を見いだした。同配位子は、同種の植物プランクトンの鉄取り込み量と一次生産速度を促進し、他種の植物プランクトンの生長を阻害したことから、シデロホアである可能性が高い。
(2)鉄キレート錯体を用いた植物プランクトンの鉄取り込み機構の解析
鉄欠乏状態における植物プランクトンの鉄取り込み機構を化学的性質が既知のEDTA類縁体を用いて検討した。鉄キレート錯体存在下におけるプランクトンの生長曲線から、キレート配位子の生長抑制効果における規則性を見いだすことができた。放射性トレーサー^<55>Feを用いて細胞内及び細胞表面への鉄取り込み量を明らかにした結果、鉄欠乏状態におけるキレート配位子の生長抑制効果は、特に、細胞表面への鉄取り込み速度に依存することが分かった。更に、鉄の取り込み機構に関する数理モデルを構築し、生長抑制効果の規則性は鉄/キレート配位子の濃度比とキレート配位子の鉄及びカルシウム、マグネシウムに対する錯生成定数より説明できることを証明した。実際の海水中においても、鉄は主に有機錯体として溶存しているとの報告が近年相次いでいる。本研究の成果は、鉄が低濃度の海域では、有機配位子の散布により植物プランクトンの鉄の利用度が変化し、その生長を制御できる可能性を示す点で意義深い。

研究成果

• [文献書誌] H.Hasegawa, S.Mito, K.Norisuye, M.Matsui, T.Maki, K.Ueda: "Determination of Minor and Trace Elements in Biogenic Carbonate Minerals of Coccolithophores by High-Resolution Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry"Bulletin of the Chemical Society of Japan. 76(1). 115-120 (2003)
• [文献書誌] H.Hasegawa, Y.Sohrin, M.Matsui, N.Takeda, K.Ueda: "Chemical Speciation of Inorganic and Methylarsenic(III) Compounds in Aqueous Solutions"Appl.Organomet. Chem.. 16. 446-450 (2002)
• [文献書誌] H.Hasegawa, M.Shinoura, H.Mizumoto, K.Naito, Y.Sohin, K.Ueda: "Photosynthesis Regulation of Phytoplankton by Organic Complexation of Iron"Journal of Global Environment Engineering. 8. 45-53 (2002)