Author interview

微生物によってN₂Oの発生を削減することに初めて成功！

2013年3月号掲載

研究の背景

大気中の一酸化二窒素（N₂O）は増加し続けています。このN₂Oは、二酸化炭素の約300倍の温室効果を有するだけでなく、深刻な地球環境問題であるオゾン層破壊の原因物質でもあります。N₂Oの主要な発生源は農業で、世界の人為的発生源の60％を占めています。このため、農耕地から発生するN₂Oを削減する技術の開発が切望されています。

**図1:** ダイズ根圏のN₂O発生機構と根粒菌によるその削減 | 拡大する

**図1:** ダイズ根圏のN₂O発生機構と根粒菌によるその削減

ダイズには、細菌の一種である根粒菌が共生し、根に根粒という共生組織を形成しています。この根粒菌は、空気中の窒素を、植物が利用できる形態に変換しています。

以前、東北大チームは、N₂Oを窒素（N₂）に還元する酵素（N₂O還元酵素）を持つ根粒菌が大気中のN₂Oを除去することを発見しました。これらの研究過程で、N₂O還元酵素活性を強化することによりN₂Oの発生を削減できるという着想を得ました（図1）。一方、農業環境技術研究所チームは、温室効果ガスの自動モニタリング装置を世界に先駆けて開発し、フィールドレベルでN₂Oの連続精密測定を行う技術を確立してきました。

今回の研究で新たに分かったこと

我々はまず、進化加速法により、ダイズ根粒菌のN₂O還元酵素活性が数倍に上昇した nos 強化株を作成し、この nos 強化株が実験室レベルでのN₂Oの削減効果を持つことを明らかにしました。さらに、圃場という大きなレベルでの試験を行うための、根粒菌の培養法と接種法を確立しました。

実際に、 nos 活性を欠いた土着ダイズ根粒菌が大多数を占める黒ボク試験区で nos 強化株を用いることで、収穫後のN₂O発生を43%削減することに成功しました。そして圃場レベルの試験でも同様の効果が得られ、 nos 強化株により、収穫後のN₂O発生を半減させることができたのです（図1）。