硝化菌Nitrobacterにおける完全脱窒経路が持つ生態学的機能の解明

阐明硝化细菌硝化细菌完整反硝化途径的生态功能

• 批准号: 21J14718
• 负责人: 高橋 悠
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J14718/
• 关键词: 亜硝酸酸化細菌; Nitrobacter; 亜酸化窒素還元酵素; 硝化; ゲノム; 亜酸化窒素

本研究室で分離培養した亜硝酸酸化細菌Nitrobacter sp. NbASは、ゲノムに亜酸化窒素（N2O）還元酵素遺伝子nosZをコードする。N2Oは主要な温室効果ガスの1つである。これまで亜硝酸酸化細菌にN2Oを生成する種が含まれることは報告されてきたが、それを還元するNosZを持つ株は未発見であった。昨年度の研究から、NbASはN2Oを消費することが可能であるが、その消費活性は既知の細菌と異なる環境要因によって制御されると推測された。そこでNbASのN2O消費活性測定と、既知のN2O還元細菌がN2Oを還元する条件との比較に基づき、N2O還元がNbASの生存において果たす役割を推定した。一般的なN2O還元細菌が有機物を含む低酸素濃度環境でN2Oを消費する一方で、NbASは酸素濃度が高い無機培地においてもN2O消費活性を示した。さらに無機培地で酸素とN2Oの濃度を経時的に測定すると、NbASの亜硝酸酸化による酸素消費は、N2O消費と同時に観測された。このためNbASは有機物の分解とN2O還元によって増殖に必要なエネルギーを獲得するのではなく、むしろ独立栄養代謝である亜硝酸酸化で得られたエネルギーを用いてN2Oを還元すると推測される。さらにNbAS自身はN2Oを生成する酵素を持たないため、他種細菌の生成するN2Oを分解することを目的としてN2O還元酵素を持つ可能性がある。以上よりNbASのN2O還元酵素には、従来知られてきた相同タンパク質とは異なる役割が見出された。

Nitrobacter sp. NbAS was isolated and cultured in our laboratory. It is necessary to study the enzyme nosZ for the reduction of nitric acid (N2O). N2O is mainly a greenhouse effect. The production of N2O by nitric acid acidifying bacteria is not reported. The results of this study suggest that NbAS may be responsible for N2O consumption, and that NbAS may be responsible for environmental factors affecting known bacterial diversity. NbAS N2O consumption activity determination, known N2O reduction bacteria N2O reduction conditions comparison, N2O reduction NbAS survival conditions prediction General N2O-reducing bacteria show N2O-consuming activity in organic matter and inorganic matter with low acid concentration. The concentration of N2O in inorganic medium was measured simultaneously with the concentration of N2 O in nitric acid. The decomposition of NbAS is necessary for the production of NbAS. NbAS itself produces N2O and other bacteria produce N2O. The above NbAS and N2O reduction enzymes are found in different species.

项目成果

Genomics and physiology of novel Nitrobacter strain adapted to an acidic soil environment of heavily fertilized tea field

适应重施肥茶田酸性土壤环境的硝化细菌新菌株的基因组学和生理学

• 发表时间: 2021
• 作者: Yu Takahashi; Kento Ishii; Hirotsugu Fujitani;Toshikazu Suenaga;Akihiko Terada;Yuji Sekiguchi;Kanako Tago;Masahito Hayatsu;Yuhei Hirono;Satoshi Tsuneda
• 通讯作者: Satoshi Tsuneda