Analysis of the redox dynamics of phosphorous by in-situ mearsurement

原位测量分析磷的氧化还原动力学

基本信息

批准号：
22H02243
负责人：
廣田隆一
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

一般にリンの生物循環において酸化還元状態の変化は介在せず、リン酸（P価数+V）またはそのエステル化合物のみで循環すると考えられている。本研究では、多くの微生物に還元型リン化合物の酸化の能力が存在することに着目し、亜リン酸などの還元型リン化合物の直接測定や亜リン酸を利用する化学独立栄養細菌の解析を通して、新たなリン循環経路の存在を解明することを目的としている。今年度は還元型リン化合物のみを利用するセンサー株（藍藻）のマイクロコズム環境内での細胞数増減を調べ、原位置測定における生育限界亜リン酸濃度を調べた。その結果、藍藻の亜リン酸センサー株では5マイクロモル/L以上の亜リン酸を検出できる事が明らかとなった。さらに低濃度の亜リン酸を検出するために、亜リン酸デヒドロゲナーゼを用いたバイオアッセイによる検出系の最適化を行い、高感度の測定系を確立した。これらの測定系を使用し、広島県の複数の河川水をモデルとして亜リン酸の測定を実施した結果、ほとんどの試料において亜リン酸は検出限界値(0.4 nM)以下であったが、広島市のある地点でのみ、約6.5 nMの亜リン酸の存在が示唆された。一方、近年の報告で亜リン酸をエネルギー源として増殖する化学独立栄養細菌(DPOM)の存在が明らかにされている。そこで、環境亜リン酸の存在を調べる手がかりとしてDPOMのスクリーニングを行った。国内の複数の干潟・海洋・河川などから低泥を採取し、亜リン酸を電子供与体とする嫌気培養を行った。その結果、複数の地域から亜リン酸酸化活性を示す培養系を得ることができた。

一般认为磷的生物循环不涉及氧化还原态的变化，只有磷酸（P价+V）或其酯化合物循环。在本研究中，我们着眼于许多微生物具有氧化还原磷化合物的能力，并对亚磷酸等还原磷化合物进行了直接测量，并对利用亚磷酸的化能自养细菌进行了分析，目的是阐明其存在。开辟新的磷循环途径。今年，我们研究了仅使用还原磷化合物的传感器菌株（蓝绿藻）的微观环境中的细胞数量增加/减少，并研究了原位测量中的生长极限亚磷酸浓度。结果表明，蓝绿藻的亚磷酸传感器菌株可以检测5μmol/L以上的亚磷酸。为了检测更低浓度的亚磷酸，我们优化了使用亚磷酸脱氢酶的生物测定的检测系统，并建立了高灵敏度的测量系统。使用这些测量系统，我们以广岛县的多条河水为模型测量了亚磷酸，发现大多数样品中的亚磷酸均低于检测限（0.4 nM），仅在该市的一个地点存在约 6.5 纳米的亚磷酸。建议使用 nM 亚磷酸。另一方面，最近的报告揭示了化能自养细菌（DPOM）的存在，它们利用亚磷酸作为能源进行增殖。因此，我们以DPOM为线索进行筛选，调查环境中亚磷酸的存在情况。从日本多个滩涂、海洋和河流收集低泥，并使用亚磷酸作为电子供体进行厌氧培养。结果，我们能够从多个区域获得表现出亚磷酸氧化活性的培养系统。