微生物の新規な代謝系を利用した有機体窒素の直接脱窒システムの開発

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本研究では、カビが行う共脱窒反応とある種の放線菌が行う有機体窒素の直接硝化反応を利用したN_2O削減型の窒素除去技術を構築することを目的として研究開発を進めた。これまでに、モデル基質をもちいた共脱窒反応の反応経路を特定できた。即ち、共脱窒に適した基質の組み合わせを検討したところ、NO_2^-とアニリンを用いた時に最も多くN_2が生成した。無細胞抽出液を用いて共脱窒反応系を再構成したところ、この反応は、無細胞抽出液依存的なNO_2^-のNO^+への変換と、アニリンのNO^+への求核反応によるジアゾニウムイオンの生成、ジアゾニウムイオンのフェノールへの変換に伴うN_2の生成によることが示された。また、培養に際して培地中に蓄積するp-ヒドロキシアゾベンゼンは、フェノールとジアゾニウムイオンの化学反応により生成すると考えられた。また、有機体窒素の直接硝化の反応に関与する酵素の一部を同定できた。得られた成果は、実用化に際する基礎的な知見として重要である。一方、本研究過程で、F.oxysporumが培地に元素状硫黄(S^0)を添加することによって、S^0を硫化水素(H_2S)に還元し嫌気的に生育することが示された。また、S^0のかわりに硫酸塩や亜硫酸塩を添加した場合にはH_2Sの生成は確認されなかった。また、酸素や硝酸などの呼吸の最終電子受容体はH_2S生成を抑制した。NADHを電子供与体に用いることによって、無細胞抽出液のミトコンドリア画分内にS^0をH_2Sに還元する活性が再構成できたことにより、sulfur reductase(SR)の存在が示唆された。