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

基本信息

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

项目摘要

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。

2022财年，我们进行了1）产甲烷细菌的培养测试和2）建立了Ni稳定同位素比的分析系统。在①中，两种具有代表性的产甲烷菌采用两种途径培养：利用氢型和甲基营养型。将培养的细胞从培养基中离心后，通过反复酸加热处理将其分解，并通过ICP-MS测量细胞中所含的Ni浓度。根据细菌细胞的干重和 Ni 浓度估算同位素比分析所需的细菌细胞量。证实在培养基中添加Ni增加了细菌细胞中的甲烷产率和Ni浓度，并且可以获得足够量的细菌细胞用于同位素比分析。 ②中，我们学习了螯合萃取法萃取过渡金属和阴离子交换法分离纯化镍作为分析前处理，并使用多元素标准溶液进行测试。获得镍同位素比测量所需的国际标准材料和同位素尖峰，并进行酸消解以创建标准溶液。我们混合了两种类型的同位素尖峰并制备了双尖峰以在分析过程中校正同位素分馏。今后，我们将使用与实际样品（细菌细胞和培养基）成分相似的标准材料来测试预处理和同位素比分析，然后对实际样品进行分析。作为阐明产甲烷菌镍同位素分馏机制的第一步，我们将分析所有三种甲烷生产途径，包括乙酸发酵类型，并阐明不同途径导致镍同位素分馏的差异。此外，为了准确计算同位素分馏系数，我们将检查培养基和细菌细胞的 Ni 浓度和同位素比率的时间序列变化。