生体金属ニッケルの安定同位体比を用いたメタン生成菌探査への挑戦

使用生物金属镍的稳定同位素比检测产甲烷菌的挑战

• 批准号: 22K14136
• 负责人: 宮嶋 佑典
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14136/
• 关键词: ニッケル; 安定同位体; メタン生成菌; バイオマーカー

2022年度は、①メタン生成菌の培養テストと②Ni安定同位体比の分析体制の整備を行った。①では、代表的なメタン生成菌2種を水素資化型・メチル基栄養型の2つの経路で培養した。培養後の菌体を培地から遠心分離したのち、繰り返し酸加熱処理を行うことで分解し、菌体に含まれるNi濃度をICP-MSで測定した。菌体の乾燥重量とNi濃度をもとに、同位体比分析に必要な菌体量を見積もった。培地にNiを添加することで、メタン生成速度や菌体中のNi濃度が増加することが確かめられ、かつ同位体比分析に十分な菌体量を得ることができた。②では、分析前処理としてキレート抽出法による遷移金属の抽出と、陰イオン交換法によるNiの分離精製を習得し、多元素標準溶液を用いてテストを行った。Ni同位体比測定に必要な国際標準物質および同位体スパイクを入手して酸分解し、標準溶液を作成した。2種類の同位体スパイクを混合し、分析時の同位体分別を補正するためのダブルスパイクの調合を行った。今後は、実試料（菌体・培地）と近い組成をもつ標準物質を用いて前処理と同位体比分析をテストしたうえで、実試料の分析を行う。メタン生成菌によるNi同位体分別機構解明のための第1段階として、酢酸発酵型を含む3つのメタン生成経路すべてについて分析を行い、経路の違いによるNi同位体分別の違いを明らかにする。また、同位体分別係数を精確に算出するため、培地と菌体のNi濃度・同位体比の時系列変化を調べる。

在2022财年，1）甲烷菌细菌的培养测试和2）分析Ni的稳定同位素比。在1中，使用两种途径培养了两种代表性的甲烷基类型：基于氢和甲基的练习测量法。培养后，将细胞从培养基中离心，然后通过反复的酸加热处理分解，并使用ICP-MS测量细胞中含有的Ni浓度。根据细菌的干重和Ni浓度，估计同位素比分析所需的细菌量。据证实，在培养基中添加Ni增加了细胞中的甲烷率和Ni浓度，并且获得了足够量的细菌细胞以进行同位素比分析。在2中，作为分析的预处理，我们通过螯合提取和通过阴离子交换来学习了过渡金属的提取，并使用多元标准溶液进行了测试。获得了测量Ni同位素比所需的国际标准材料和同位素尖峰，并分解了酸以准备标准溶液。混合了两种类型的同位素尖峰，并配制了双尖峰以纠正分析过程中的同位素分级。将来，使用与实际样品（细菌细胞和培养基）相似的组成的标准物质测试预处理和同位素比分析后，将分析实际样品。为了阐明甲烷剂阐明Ni同位素分馏机制的第一步，分析了所有三种甲烷料途径，包括乙酸发酵类型，以阐明由于途径差异而导致的Ni同位素分级差异。此外，为了准确计算同位素分级系数，检查了培养基和细菌的Ni浓度和同位素比的时间序列变化。