地球温暖化ガス、メタンの発生源における生物的酸化除去技術の創生

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炭酸ガスに次ぐ強力な温室効果ガスであるメタンの大気中濃度が近年急速に上昇しており、またその発生源として水田などが大きな割合を占めているため、国際的に注目されている。メタンは大気中へ放出されると比較的安定な化合物であるが、水田や自然湿地の土壌中にはメタン酸化能を有する微生物の存在が確認された。しかしこの微生物の生態や活性の発現、維持機構については未解明の部分が多い。そこでこの微生物の水稲根圏での活動を確認し、この菌を利用してメタンをその放出経路となる水稲根圏や水稲体内で酸化し生物的に除去する技術を創生することを目標として、メタン酸化細菌の持つメタン酸化酵素の活性を手がかりに、メタン酸化菌の生態を解明し、その活性強化をならうための知見を集積することを試みた。千葉県内の代表的水田土壌3種(グライ土・砂質土・泥炭土)を供試しポット実験を行い以下の結果を得た。1)メタン酸化菌の生息部位、活性変動、その支配要因等について検討するため、水田土壌におけるメタン酸化能を、メタン酸化酵素の代替基質プロピレンの酸化生成物プロピレンオキサイドを用いて短時間で測定し、従来のメタン:空気=1:1で気相置換した室内培養系でメタン減少量から測定した結果と比較した。その結果、代替基質法では、水田土壌は土壌タイプにより大きく異なるメタン酸化能を示した。2)水稲体経由の大気中へのメタン放出量をチャンバー法により調査するとともに、水稲や湿性植物体(キカシグサRotala、ヒンジガヤツリLipocarpha、チョウジタデLudwigia)を根、茎基部、根+土壌に分け、各部分の酸化能も測定した。水稲(特に茎基部)および湿性植物も生育土壌の酸化活性に対応してメタン酸化能を示した。またメタン酸化能と呼吸活性(αナフチルアミン活性)との間には正の相関関係が認められた。3)水田で落水後にも高濃度のメタン酸化能を示す土壌が見い出された。