Synthesis and characterization of alkali-resistant iron supplying agents for plants inspired from microbial artificial siderophores

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世界の陸地の3割にも及ぶ石灰質アルカリ土壌は、植物における鉄吸収および光合成を阻害するため作物の育成に不適合であり、急進する食糧需要を満たすため にはこうした土壌の有効利用が求められている。本研究ではアルカリ条件下でも安定なFe(III)錯体を形成する微生物型シデロフォアの特性・構造に着目し、アルカリ土壌でも利用可能な植物用鉄供給剤としての微生物型人工シデロフォアの合成とその機能評価を目的とする。これまでに合成した末端カルボキシル基を有するポリエーテル架橋型ビス(ヒドロキサム)酸型人工シデロフォアはFe(III)錯体が還元されやすく、植物用鉄供給剤として期待される結果が得られたものの、Fe(III)錯体の水溶性が低く、また塩基性条件下でのFe(III)錯体の安定性がまだ低いという新たな課題が生じた。令和４年度においては、これらの課題を解決するべく、ヒドロキサム酸部位を連結しているリンカー骨格をポリエーテルから三級アミノ基を有する二脚型リンカーに変更した人工シデロフォアの合成をおこなった。その結果、得られた人工シデロフォア-Fe(III)錯体は良好な水溶性を持つだけでなく、pH2~9という広いpH領域で安定であることが明らかとなった。また、Fe(III)錯体の還元電位も、ポリエーテルをリンカーにもつ人工シデロフォアと比較して、約50 mV正側にシフトし、より還元されやすいことが判明した。さらに、電位測定の結果、Fe(II)状態が不安定であることが示唆され、植物用鉄供給剤として理想的な性質をもつことが分かった。