Studies on nitrous oxide metabolism in paddy soils driven by iron-reducing bacteria

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前年度の研究では、Nar駆動型の硝酸からのアンモニウム生成におけるN2O生成経路として、NO2-からN2Oの生成にNar（NO2-→NO）とHcp-Hcr（NO→N2O）酵素が寄与することを見出した。また、DNRA活性とN2O生成に影響を与えるいくつかの環境因子も評価した。しかし、Narではなく、Nap酵素による硝酸からのアンモニウム生成が存在することが知られている。Napによる硝酸からのアンモニウム生成におけるN2O生成メカニズムを明らかにすることを試みた。まずNap酵素のみを保有するオリゾモナス株を3株選び、N2O生成経路の探索を行った。その結果、NO3-還元過程におけるNO3-消費、NO2-、NH4+、N2O生産などの表現型が、ジオモナス株（Nar型）とは対照的にオリゾモナス株では類似しており、NO2-から中間産物のNOを介してN2Oが生成していることが確認された。N2O生成に関わる酵素を明らかにするために、RT-qPCRとN2O同位体分析を行った。その結果、亜硝酸還元酵素（Nrf）とHcp-HcrがN2O生成に寄与する可能性が高いことが分かった。同位体分析におけるDNRA由来のN2Oのサイトプレファレンス（SP）値は45～50‰であり、脱窒や硝化など他の既知のN2O生成過程と顕著な違いを示し、SP値がDNRA由来のN2Oを他の経路由来のN2Oと識別する適切なツールになることが示された。また、鉄還元菌ジオモナス株によって駆動されるDNRAプロセスにおけるNO3-、NO2-、NH4+の同位体分析を行った。脱窒過程におけるNO3-のΔ15N/Δ18O値はNar酵素駆動型とNap酵素駆動型で異なることが知られているが、本研究ではNar酵素駆動型のDNRA過程ではΔ15N/Δ18O値がさらに異なることが初めて明らかになった。