Synthesis and characterization of alkali-resistant iron supplying agents for plants inspired from microbial artificial siderophores

受微生物人工铁载体启发的植物抗碱补铁剂的合成与表征

基本信息

批准号：
20K05541
负责人：
松本健司
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kochi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

世界の陸地の3割にも及ぶ石灰質アルカリ土壌は、植物における鉄吸収および光合成を阻害するため作物の育成に不適合であり、急進する食糧需要を満たすためにはこうした土壌の有効利用が求められている。本研究ではアルカリ条件下でも安定なFe(III)錯体を形成する微生物型シデロフォアの特性・構造に着目し、アルカリ土壌でも利用可能な植物用鉄供給剤としての微生物型人工シデロフォアの合成とその機能評価を目的とする。これまでに合成した末端カルボキシル基を有するポリエーテル架橋型ビス(ヒドロキサム)酸型人工シデロフォアはFe(III)錯体が還元されやすく、植物用鉄供給剤として期待される結果が得られたものの、Fe(III)錯体の水溶性が低く、また塩基性条件下でのFe(III)錯体の安定性がまだ低いという新たな課題が生じた。令和４年度においては、これらの課題を解決するべく、ヒドロキサム酸部位を連結しているリンカー骨格をポリエーテルから三級アミノ基を有する二脚型リンカーに変更した人工シデロフォアの合成をおこなった。その結果、得られた人工シデロフォア-Fe(III)錯体は良好な水溶性を持つだけでなく、pH2~9という広いpH領域で安定であることが明らかとなった。また、Fe(III)錯体の還元電位も、ポリエーテルをリンカーにもつ人工シデロフォアと比較して、約50 mV正側にシフトし、より還元されやすいことが判明した。さらに、電位測定の結果、Fe(II)状態が不安定であることが示唆され、植物用鉄供給剤として理想的な性質をもつことが分かった。

碱性钙质土壤占世界土地的30％，与农作物的生长不相容，因为它们抑制了植物中的铁吸收和光合作用，并且需要有效使用此类土壤来满足激进的食物需求。这项研究的重点是即使在碱性条件下也形成稳定的Fe（III）复合物的微生物铁载体的性质和结构，旨在合成和评估微生物人造铁载体作为可以在碱性土壤中使用的植物的铁供应剂的功能。尽管先前合成的聚醚交联双（羟基）与末端羧基的人造铁载体很容易减少Fe（III）复合物，并且获得的结果被预期用作植物铁供应剂，但Fe（III）在水溶解度和FE（III）中的稳定性中，Fe（III）复合物在较低的情况下是基本的一个问题。在2022年，为了解决这些问题，我们合成了一个人工铁载体，其中连接连接羟酸性部分的接头骨架从聚醚转换为具有三级氨基氨基组的双子链接头。结果，可以发现获得的人造铁载体 - 弗力（III）复合物不仅具有良好的水溶性，而且在2-9的宽pH范围内也稳定。还发现，与具有聚醚作为接头的人造铁载体相比，Fe（III）复合物的还原电位被转移到正面约50 mV的正面，并且更有可能降低。此外，潜在的测量表明，Fe（II）状态不稳定，并且发现它具有理想的特性作为植物铁供应。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

人工シデロフォア鉄(Ⅲ)の還元電位と植物への利用効率の関係

人工铁载体铁(III)的还原电位与其在植物体内利用效率的关系

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Q. Zhuo;J. Yang;Z. Mo;X. Zhou;T. Shima;Y. Luo;Z. Hou;上野大勢，仁科正徳，松本健司，森塚直樹，鈴木基史
通讯作者：
上野大勢，仁科正徳，松本健司，森塚直樹，鈴木基史

人工シデロフォアを利用した鉄肥料開発の試み(2)

利用人工铁载体开发铁肥的尝试（2）

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Miyagawa Koichi;Shoji Mitsuo;Isobe Hiroshi;Yamanaka Shusuke;Kawakami Takashi;Okumura Mitsutaka;Yamaguchi Kizashi;上野大勢，仁科正徳，松本健司，森塚直樹，鈴木基史
通讯作者：
上野大勢，仁科正徳，松本健司，森塚直樹，鈴木基史

由来の異なる人工シデロフォア―鉄(III)錯体の植物への鉄供給能評価

不同来源的人工铁载体-铁(III)络合物向植物供铁能力的评价

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Suzaki Yuji;Fukuchi Yugo;Tadami Hiroko;Koizumi Take-aki;Osakada Kohtaro;Ide Tomohito;Horie Masaki;Hoshino Norihisa;Akutagawa Tomoyuki;伊藤佑太・桒原里加子・橋本俊樹・松本肇・松本健司・鈴木基史・岩崎貢三・森塚直樹・上野大勢
通讯作者：
伊藤佑太・桒原里加子・橋本俊樹・松本肇・松本健司・鈴木基史・岩崎貢三・森塚直樹・上野大勢

植物の生長促進と土地の有効利用を目指して~微生物型人工シデロフォアを用いた取り組み~

以促进植物生长、有效利用土地为目标～利用微生物型人工铁载体的努力～

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

微生物型人工鉄輸送化合物による植物への鉄供給

使用微生物人工铁运输化合物向植物供应铁

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kubo Kazuya;Sadahiro Mamoru;Arata Sonomi;Hoshino Norihisa;Kadoya Tomofumi;Akutagawa Tomoyuki;Kato Reizo;Yamada Jun-ichi;松本健司
通讯作者：
松本健司