共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 水域における新たなメタン生成経路の探索
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 山梨大学生命環境学部
研究代表者／職名 准教授
研究代表者／氏名 岩田智也

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 小島久弥 北大低温研

2

 福井学 北大低温研

研究目的 淡水生態系は大気メタンの主要な自然発生源であることが知られており、とくに堆積物中の嫌気環境が主なメタン生成プロセスの場であると考えられてきた。しかし、近年になって湖表水層の好気環境においてもメタン生成が生じていることが明らかとなってきた。海洋表層では、浮遊性微生物がメチルホスホン酸（MPn）をリン源として利用し、その分解産物として好気的にメタンが生成することが報告されている。しかし、湖表層の好気的メタン生成プロセスについては十分に明らかにされていない。そこで本研究では、淡水生態系における新たな好気的メタン生成経路を明らかにすることを目的とした。
　　
研究内容・成果 浮遊性真核微生物10株の無菌培養を行い、好気的メタン生成を測定した。実験1では、リン飢餓状態とした微生物株に無機リン（Pi）およびMPnを添加し、メタン生成速度を比較した。実験2では、様々なホスホン酸（MPn、EPn、2-AEPn、DMMPn）を培養瓶に添加して生成気体を測定した。実験3では、無機窒素、PiおよびMPnの組み合わせを変えて添加し、栄養塩バランスがメタン生成に及ぼす影響を検証した。
　実験1では、培養をおこなった全ての株でMPn添加区から好気的にメタンが生成した。このことから、多くの浮遊性真核微生物がリン飢餓状態でMPnを代謝しメタンを生成することが明らかとなった。また、実験2の分析結果から、ホスホン酸のC-P結合の開裂により気体が生成していることが明らかとなった。対象株にC-Pリアーゼを有する種は含まれていないことから、異なる酵素がホスホン酸代謝に関与しているものと考えられた。実験3では、MPnに窒素を添加することでメタン生成が加速する現象が確認された。窒素の可給量がメタン発生量を調節していると考えられた。
　本研究により、浮遊性真核微生物がリン飢餓状態でホスホン酸のC-P結合を開裂させることで好気的にメタンが生成し、さらに窒素負荷によりメタン生成量が増加することを明らかにした。リン欠乏状態の淡水域では、好気的メタン生成は一般的な現象であると考えられた。
　　
成果となる論文・学会発表等 Khatun Santona，Kojima Hisaya， Iwata Tomoya. A novel aerobic methane production pathway in freshwater ecosystems. 日本陸水学会第81回大会ポスター発表. 2016.