地下生命圏における炭素循環研究の深化ー微生物代謝速度の定量化ー

深化地下生物圈碳循环研究 - 微生物代谢率的量化 -

• 批准号: 22K18427
• 负责人: 風呂田 郷史
• 金额: $ 16.64万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18427/
• 关键词: 地下生命圏; 炭素循環; 生物地球化学; 電気化学; 有機地球化学

生命活動の根幹は「電子の授受」による代謝である。従来の生物学的、分析化学的手法では、生命活動の「静止画」を一時的な物質の存在量から観測することしか出来ておらず、実際の自然環境における生命活動の『速度』を動的に直接捉える方法は皆無である。本研究では、微生物の細胞外電流測定を突破口に、推定すら困難な地下生命圏の微生物代謝速度測定を可能にすることを目指す。当該年度は細胞外電流を高い確度と精度で測定するための電流測定条件の構築と修飾電極の基礎となる各種分子の電極反応技術の構築を試みた。電流測定実験は、野外環境から採取した堆積物のバルク培養を中心に実施した。最適な電流測定の条件検討（電極素材・形状、印加電位など）を現在進行中で進めているところである。微生物の代謝速度（培養系の代謝産物の生成速度）と正の相関関係を示す電流測定に一部成功しており、本研究コンセプトの実現性が培養系によっては高いことを確認できている。電流測定が成功している培養系に関してはゲノム解析も進めており、次年度以降はゲノム技術と融合してさらなる技術発展に挑戦する予定である。修飾電極開発では、修飾剤の候補となる各種分子や酵素を用いた培養実験と電流測定実験や、基礎的な電気化学実験を実施した。一部の修飾電極開発では、微生物の生体分子を直接的に電極反応させることに成功している。次年度以降は、電極への各種分子や酵素の固定方法を検討し、実用可能な電極デザインを目指す予定である。

Life activities <s:1> root and stem による "electronic receptor" による metabolism である. 従 の biology, analytical chemistry methods で は, life activities の "static painting" を transient な material の quantity か ら 観 measuring す る こ と し か out て お ら ず natural environment, the event be の に お け る life activities の "speed" を moving に directly to catch え る method は nix で あ る. This study で は, microbial の extracellular rheometry を breach に presumption, す ら difficult な underground life sha-lu の microbial metabolic rate determination を may に す る こ と を refers す. When the annual は extracellular current を high い accuracy of と で determination precision す る た め の current measurement conditions の build と modified electrodes based と の な る various molecular の electrode reverse 応 の build を try み た. Current measurement laboratory, field environment ら ら, <s:1> た accumulation materials <s:1> バ <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> を を を cultivation center に practice た. The optimal な current measurement <e:1> conditions 検 discuss (electrode material, shape, Inca potential な な) を are in progress で enter めて ると ると ろである ろである ろである ろである ろである ろである ろである ろである Microbial の metabolic rate (cultivate の の metabolites generated speed) と is の phase masato masato is を す current measurement に a successful し て お り, this study コ ン セ プ ト の be sex が training is now に よ っ て は high い こ と を confirm で き て い る. Current measurement が successful し て い る training department に masato し て は ゲ ノ ム parsing も into め て お り, annual to は ゲ ノ ム fusion technology と し て さ ら な 発 る technology exhibition に pick 戦 す る designated で あ る. Modified electrodes open 発 で は, modified tonic の alternate と な る を with various molecular や enzyme い た training be 験 と current measurement be 験 や, basic な electric chemical be 気 験 を be applied し た. A <s:1> modified electrode developed で で, and a に electrode reaction directly to the を of microbial <s:1> organism molecules was successfully 応させる て とに る. From the following year on, を検, electrodes へ, <s:1>, various molecular や enzyme <e:1> fixation methods を検, <s:1>, practical possible な electrodes デザ, and <s:1> を indicators す are determined である.