(57)【要約】【課題】  本発明は、亜酸化窒素還元細菌と植物とを共生関係によって結びつけ、大気中の亜酸化窒素を安定に吸収可能な共生体、及びこの共生体を用いた亜酸化窒素の削減方法を提供することを目的とする。【解決手段】  上記課題の解決手段として、本発明は、酸素が存在する好気的条件下でも亜酸化窒素の還元作用を示すような細菌と植物との共生体を提供し、その一例としてＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｓｐ．ＣＭ１株（寄託番号：ＮＩＴＥ  ＡＰ−２４０）とノシバ（Ｚｏｙｓｉａ  ｊａｐｏｎｉｃａ）による共生体を提供する。【選択図】図２
2008000114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気中の亜酸化窒素を還元する能力を有することを特徴とする、植物−亜酸化窒素還元細菌共生体。
【請求項２】
植物が単子葉植物である、請求項１に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体。
【請求項３】
植物がイネ科植物である、請求項２に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体。
【請求項４】
植物がシバ属植物である、請求項３に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体。
【請求項５】
植物がノシバ（Ｚｏｙｓｉａ  ｊａｐｏｎｉｃａ）である、請求項４に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体。
【請求項６】
細菌が、好気的亜酸化窒素還元能を有する細菌である、請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体。
【請求項７】
細菌が、通性嫌気性のＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属細菌である、請求項６に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体。
【請求項８】
細菌が、好気的条件下でも亜酸化窒素還元活性を示す通性嫌気性のＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属細菌である、請求項７に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体。
【請求項９】
細菌が、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属ＣＭ１株（寄託番号：ＮＩＴＥ  ＡＰ−２４０）である、請求項８に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体。
【請求項１０】
共生部位が植物体の地上部に形成される事を特徴とする、請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のうちいずれか１項に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体を用いた、大気中の亜酸化窒素の削減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物と細菌との共生体及びこれを利用した大気汚染物質の削減方法に関するものであり、好ましくは、ノシバ（Ｚｏｙｓｉａ  ｊａｐｏｎｉｃａ）と好気的条件下でも亜酸化窒素還元能を有するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属細菌との共生体を利用した亜酸化窒素の効率的な削減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
京都議定書の発効以降、工業的、或いは生活に伴って排出される温室効果ガスの削減は、各国各地域にあって喫緊の課題である。特に植物体を利用した二酸化炭素等のガスの吸収は、森林などの吸収源による温室効果ガスの吸収が同議定書に明記されるなど、環境保全の観点からもより多くの活用が望まれている。
【０００３】
温室効果ガスのうち、亜酸化窒素は、温室効果への関与割合が６％と見積もられており、また温室効果の度合を示す「地球温暖化係数」も、二酸化炭素を１とした時に３１０と大きなものであり、亜酸化窒素の削減は非常に重要な課題であると言える（環境省『地球温暖化対策の推進に関する法律施行令』参照）。
【０００４】
亜酸化窒素の削減方法に関しては、従来、触媒を用いて排気ガスを処理する方法、特に亜酸化窒素分解触媒に接触させて処理する方法や（特許文献１，２）、ゼオライトなど吸着剤を用いて亜酸化窒素を吸着・除去する方法（特許文献３，４）などが開示されている。
【０００５】
亜酸化窒素の除去削減に生物を利用する方法としては、亜酸化窒素分解菌を含んだ汚泥槽を利用して嫌気性条件下で硝化液と接触させる方法、細胞情報伝達物質を汚水基質に加えることで窒素化合物の酸化または還元の役割を負っている微生物を制御する方法、生物の代わりに酵素をバイオリアクターとして利用し、硝酸態窒素を除去する方法、亜酸化窒素含有ガスの嫌気性生物反応導入に際し、混在する酸素を予め除去して還元効率を上げる方法などが示されている（特許文献５−８）。
【０００６】
一方植物を利用した温室効果ガスの削減方法に関しては、温室効果ガスの主成分が二酸化炭素である事から、様々な方法、特に森林再生や街路樹などを利用した方法がこれまでに試みられてきているが、これは植物が持つ光合成活性に着目して二酸化炭素を吸収させるというものであり、亜酸化窒素など他種の温室効果ガスを考慮したものではなかった。また植物と細菌の共生関係を利用するものとしてはマメ科植物などと窒素固定菌（根粒菌）がよく知られ、近年はイネ科植物に内共生する窒素固定菌（エンドファイト）が知られるようになったが（非特許文献１）、これは細菌が空気中の窒素を固定する作用を利用するものであり、温室効果ガスの削減とは異なる思想に基づく利用法であった。
【特許文献１】特開２００６−０５１４９９  アンモニア含有排気ガスを処理する方法
【特許文献２】特開２００５−０９５７８６  アンモニア含有排ガスおよびアンモニア含有排水の浄化方法
【特許文献３】特開２００４−０１０３９１  亜酸化窒素の回収精製法および回収精製装置
【特許文献４】特開２００４−１４８３１５  原料ガス流からの亜酸化窒素除去方法及び装置
【特許文献５】特許第３３７４３８６号  廃水の窒素除去方法及び装置
【特許文献６】特表２００５−５０５４１９  有機廃液処理
【特許文献７】特開平９−２８３７３  亜硝酸還元酵素およびその製造法
【特許文献８】特開２０００−２４６０５５  亜酸化窒素ガスの生物学的処理方法及び装置
【非特許文献１】南澤  究（２００３）  イネ科植物の窒素固定エンドファイト  日本農芸化学会誌７７：１２６−１２９．
【非特許文献２】Ｙｅ，Ｂ．ｅｔ  ａｌ．（２００５）Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ａｎａｅｒｏｂｉｃ  ｎｉｔｒｏｇｅｎ−ｆｉｘｉｎｇ  ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ  ｏｎ  ｓａｌｔ  ｔｏｌｅｒａｎｃｅ  ｏｆ  Ｍｉｓｃａｎｔｈｕｓ  ｓｉｎｅｎｓｉｓ．Ｓｏｉｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｐｌａｎｔ  Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ  ５１：２４３−２４９．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の現状に鑑み、本発明者は、生物によって担われる窒素循環の一つである「脱窒型硝酸呼吸系」に着目した。この作用は硝酸（硝酸イオン）を出発点とし、硝酸、亜硝酸、一酸化窒素、亜酸化窒素を経て窒素分子に至る一連の反応経路で、それぞれ異なる酵素（硝酸塩還元酵素；Ｎａｒまたは同化型硝酸塩還元酵素；Ｎａｐ，亜硝酸塩還元酵素；Ｎｉｒ，一酸化窒素還元酵素；Ｎｏｒ，亜酸化窒素還元酵素；Ｎｏｓ）によって触媒され、脱窒細菌と呼ばれる微生物群が関与している事が知られている。しかしながら脱窒細菌の多くは、酸素存在下では酸素呼吸を行い、無酸素状態になってはじめて硝酸呼吸を行うという性質を示し（通性嫌気性）、大気中の亜酸化窒素を除去するのには利用できないという問題点があった。本発明は、これらの点を考慮し、酸素が存在する好気的条件下でも硝酸呼吸を示すような細菌と植物とを共生関係によって結びつけ、大気中の亜酸化窒素と二酸化炭素の両方を吸収可能な共生体、及びこの共生体を用いた亜酸化窒素の削減方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題の解決のため、本発明者は、好気的条件下で亜酸化窒素を還元する能力を持つ細菌を探索し、これを植物体内に安定して共生させるための条件などを検討し、更に大気中の亜酸化窒素を削減可能とする方法を検討して本発明を完成させた。すなわち本発明の第１の態様は、大気中の亜酸化窒素を還元する能力を有することを特徴とする、植物−亜酸化窒素還元細菌共生体を提供する。
【０００９】
本発明の第２の態様は、植物が単子葉植物である、第１の態様に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体を提供する。
【００１０】
本発明の第３の態様は、植物がイネ科植物である、第２の態様に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体を提供する。
【００１１】
本発明の第４の態様は、植物がシバ属植物である、第３の態様に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体を提供する。
【００１２】
本発明の第５の態様は、植物がノシバ（Ｚｏｙｓｉａ  ｊａｐｏｎｉｃａ）である、第４の態様に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体を提供する。
【００１３】
本発明の第６の態様は、細菌が、好気的亜酸化窒素還元能を有する細菌である、第１の態様から第５の態様のうちいずれか１つに記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体を提供する。
【００１４】
本発明の第７の態様は、細菌が、通性嫌気性のＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属細菌である、第６の態様に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体を提供する。
【００１５】
本発明の第８の態様は、細菌が、好気的条件下でも亜酸化窒素還元活性を示す通性嫌気性のＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属細菌である、第７の態様に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体を提供する。
【００１６】
本発明の第９の態様は、細菌が、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属ＣＭ１株（寄託番号：ＮＩＴＥ  ＡＰ−２４０）である、第８の態様に記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体を提供する。
【００１７】
本発明の第１０の態様は、共生部が植物体の地上部に形成される事を特徴とする、第１から第９の態様のうちいずれか１つに記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体を提供する。
【００１８】
本発明の第１１の態様は、第１から第１０の態様のうちいずれか１つに記載の植物−亜酸化窒素還元細菌共生体を用いた、大気中の亜酸化窒素の削減方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の提供する植物−亜酸化窒素還元細菌共生体を利用することにより、触媒や装置などを利用することなく、生物の作用を利用して、亜酸化窒素の還元と二酸化炭素の吸収を安定にかつ効率よく行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明を実施するための最良の形態を述べる。本発明の第１の態様は、大気中の亜酸化窒素を還元する能力を有する、植物と亜酸化窒素還元細菌からなる共生体を提供する。本発明の提供する共生体は植物と、亜酸化窒素還元能を有する細菌からなっており、前記細菌は植物体に共生して共生体を形成するという特徴を有するものであればどの様な細菌でも良く、植物もまた樹木、草本、竹笹類など、特に限定は無い。
【００２１】
本発明における植物とは、前記細菌と共生関係を結ぶことが可能な植物であれば特に限定は無いが、好ましくは単子葉植物、更に好ましくはイネ科植物であり、その中でもシバ属植物が好ましく、ノシバ（Ｚｏｙｓｉａ  ｊａｐｏｎｉｃａ）が特に効果的である。細菌と植物の共生関係としては、前述の様にマメ科植物と根粒菌との例がよく知られているが、本発明ではこれらの窒素固定細菌では無く、亜酸化窒素還元細菌との共生を利用するものである。本発明における共生体の作出方法は特に限定は無いが、好適には後述する様に窒素固定細菌をイネに内生させる際に用いられる「吸引接種法」と呼ばれる手法、すなわち植物体表面の傷や気孔から細菌を植物体内に接種する方法等が有効である（非特許文献２）。このとき共生部は植物体の内部、主として植物体の地上部内に形成されるものであり、形成される共生関係はいわゆる根粒とは別の形態での共生関係である。
【００２２】
本発明における亜酸化窒素還元細菌は、好気的亜酸化窒素還元能を有する細菌であり、好ましくは好気的条件下でも亜酸化窒素還元活性を示す通性嫌気性のＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属細菌であり、より好ましくは寄託番号がＮＩＴＥ  ＡＰ−２４０で表されるＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属ＣＭ１株である。脱窒細菌の多くは嫌気性であり、好気的条件下では脱窒作用を示さないものが多いが、Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａ  ｐａｎｔｏｔｒｏｐｈａなどいくつかの種類については好気的条件下でも硝化呼吸を示すものがあり、本発明の細菌として好適なのはこれらの性質をもった細菌のうち好気的亜酸化窒素還元能を有し、かつ植物体内に共生することが可能な細菌である。植物に感染可能な細菌であっても、宿主となる植物に害を与えたり枯らしたりする細菌では亜酸化窒素吸収能力が安定せず、利用できないと考えられるため、植物体内に共生可能という細菌の性質は極めて重要な性質である。Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属細菌は土壌中などから広範に見いだされる細菌であるが、その多くについては、好気的条件下での亜酸化窒素還元能は知られていない。本発明におけるＣＭ１株は、上記の必要とされる性質を全て兼ね備えた細菌株である。
【００２３】
本発明者が解析した、ＣＭ１株における好気条件下での脱窒型硝酸呼吸の模式図を、山口大学構内から採取された別種の亜酸化窒素還元細菌であるＴｈａｕｅｒａ  ｓｐ．と比較して図１に示す。図中、各反応における酵素の活性の強さを矢印の太さで示している。どちらの細菌も好気的条件下で脱窒型硝酸呼吸を行うが、Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．においては、亜酸化窒素生産に至るまでの脱窒系（Ｎａｒ，Ｎｉｒ，Ｎｏｒ）の流量と亜酸化窒素還元酵素（Ｎｏｓ）の活性がほぼ等しくなり、大気中など外来の亜酸化窒素を還元することができない（図１上段）。これに対してＣＭ１株では、好気的条件下で硝酸イオンを亜硝酸イオンに還元する速度（同化型硝酸塩還元酵素Ｎａｐの活性）が他のステップより小さく、全体として流量が小さくなるために亜酸化窒素還元酵素Ｎｏｓがいわば「余る」状態になり、結果として外来の亜酸化窒素を還元することが可能となっている（図１下段）。すなわちＣＭ１株は、呼吸に必要なエネルギー源を得られる状況にあれば、好気的条件下でも亜酸化窒素の還元を行うことができるという性質を持っており、この性質が本発明における一つの鍵となっている。
【００２４】
本発明の提供する植物−亜酸化窒素還元細菌共生体を用い、大気中の亜酸化窒素を吸収し削減する事が可能である。下記実施例で示すとおり、例えばノシバにＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属ＣＭ１株を共生させ、これを用いた亜酸化窒素の吸収実験を行った結果、良好な結果が得られている。ここにおいて植物は、好気的亜酸化窒素還元細菌の単なる担体では無い。亜酸化窒素の好気的条件下での還元は異化的な過程であり、何らかのエネルギー源が無ければ細菌は還元を行えない。一般にＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属などの土壌中の脱窒細菌は、可給態の有機化合物を炭素源（エネルギー源）として嫌気状態で脱窒を行うが、土壌中で細菌が利用可能な有機物は枯渇しやすく、通常の土壌は貧栄養状態と考えられている。これはすなわち、何らかの非生物担体に好気的亜酸化窒素還元細菌を吸着して土壌に埋設しても、エネルギー源が枯渇すれば脱窒の活性を発現できなくなる事を示しており、本発明における「植物との共生」の意義もここにある。すなわち本発明における共生体は、植物が光合成により二酸化炭素を固定しこれを亜酸化窒素還元細菌に糖の形でエネルギー源として供給し、これを用いて亜酸化窒素還元細菌は大気中の亜酸化窒素を還元するというシステムになっている。
【００２５】
また、土壌は一般に嫌気的条件になりやすいため、植物を用いずに土壌中で好気的亜酸化窒素還元を行わせようとする場合には、土壌中に亜酸化窒素を含む大気を大量循環させる必要があり、これは土壌の乾燥をもたらすなど生物環境にとって望ましいものではなく、また実施の観点からも現実的でない。植物−亜酸化窒素還元細菌共生体を用いることは、これらの細菌へのエネルギー源を光合成産物の形で円滑かつ恒常的に供給することを可能とし、また大気中の亜酸化窒素が植物の気孔を通じて安定に供給されるという利点も兼ね備えている。
【００２６】
本発明の共生体を利用することにより、例えば工業用地の周辺に前記細菌を共生させた植物を植えたり、敷地内に芝生として共生植物体を植えることによって、工場周辺に排出される亜酸化窒素ガスを吸収して大気汚染を緩和することが可能となる。
【実施例１】
【００２７】
（使用した細菌Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｓｐ．ＣＭ１株の単離と同定）  山口大学吉田キャンパス構内から採集された牛糞堆肥を適宜希釈後、硝酸イオン５ｍＭと塩素酸イオン２０ｍＭを含むＮｕｔｒｉｅｎｔ  ｂｒｏｔｈ（１０ｇ／ｌ  ペプトン、１０ｇ／ｌ  肉エキス、５ｇ／ｌ  ＮａＣｌ，以下ＮＢという）の１％寒天培地に塗布し、嫌気状態で培養した。ここで生成されたコロニーを釣菌後、同様の条件で純化（株化）した。純化したものについて、前培養を０．０１ｍM硝酸塩を含むＮＢ液体培地に添加し、最終濃度約６００ｐｐｍの亜酸化窒素を含む気相で２４時間培養した。これらの株のうち、亜酸化窒素濃度を６ｐｐｍ以下に低下させたものを亜酸化窒素還元能を持つ株として選抜した。選抜されたものについて、１６ｓ  ｒＤＮＡ遺伝子の制限酵素断片長多型についてグルーピングし、あるグループの代表としてＣＭ１株を選抜した。
【００２８】
ＣＭ１株の一般的性状としては、グラム陰性の桿菌で通性嫌気性を示した。１６ｓ  ｒＤＮＡ遺伝子の塩基配列をシークエンスし、その塩基配列情報をＢＬＡＳＴ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ｂｌａｓｔ／）及びＦＡＳＴＡ（ｈｔｔｐ：／／ｆａｓｔａ．ｇｅｎｏｍｅ．ａｄ．ｊｐ／）によって解析したところ、ＣＭ１株がＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属に分類できる事が示された（配列番号１参照）。最も近縁なものとしては、Ｐ．ｐｅｒｔｕｃｉｎｏｇｅｎａとＦＡＳＴＡで９７．５５％、ＢＬＡＳＴで９６％の相同性を示した。この数値は、ＣＭ１株がＰ．ｐｅｒｔｕｃｉｎｏｇｅｎａと非常に近縁ではあるが、別種の新種細菌である事を示している。
【００２９】
（ノシバの発芽と培養）  ノシバ種子を一晩水に浸漬した後、乳鉢中で軽く磨砕して籾を剥いた。これを７０％エタノールに２分間浸漬して滅菌し、滅菌水で１回洗浄した。さらに１％次亜塩素酸ナトリウム溶液に１０分間浸漬し、滅菌水で５回洗浄して発芽用とした。滅菌した湿室内でこの種子を発芽させ、２５℃、明暗１２時間のサイクルで２週間栽培して共生体作出用の苗とした。
【００３０】
（ＣＭ１株の培養）  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｓｐ．ＣＭ１株は、上述の株化したものを用いた。液体ＮＢ培地に一白金耳のＣＭ１株を接種し、３０℃、暗所にて２４時間、浸透培養を行った。
【００３１】
（吸引接種による共生体の作出）  吸引接種による植物−細菌共生体の作出は、非特許文献２に記載されたＹｅら（２００５）の方法に従った。滅菌した腰高シャーレにＣＭ１株の培養液を加え、滅菌水で２倍量に希釈した。これに前述のノシバ苗を浸漬し、滅菌ろ紙で水面を覆った後、減圧吸引デシケーターに移して減圧・複圧を５回くり返した。苗を滅菌水で１回洗浄した後、超音波槽で２分間超音波処理を行い、処理後苗を滅菌水で５回洗浄した。この処理によって、植物体外に付着した細菌を除去している。アグリポットに充填した間歇滅菌済み培土にこの苗を移植し、２５℃、明暗１２時間サイクルで２ヶ月間、栽培を行った（ポットＡとした）。吸引接種の効果を確認するために、ノシバ種子を上記と同様に処理し、発芽前にＣＭ１株水溶液に浸漬した後、同様に発芽させた苗を植えて培養した（種子接種、ポットＢ）。また対照としてＣＭ１無接種のノシバ苗を植えたポットを作成し、ポットＣとした。ポットＢ及びＣは比較例である。
【００３２】
（共生体による亜酸化窒素還元能の測定）  アグリポットのふたを取り、下層を滅菌済アネロパック中に封印した。シリンジを介し、アネロパック中の気相を亜酸化窒素５００ｐｐｍを含むガス（酸素２１％、窒素バランス）と置換した。２５℃、明暗１２時間のサイクルで２４時間インキュベートした。気相１ｍｌを採取し、ＥＣＤ付ガスクロマトグラフィーで亜酸化窒素濃度を測定した。測定後、ノシバの地上部を切除し、上記と同様の方法で亜酸化窒素濃度の測定をくり返した。
【００３３】
（結果）  ノシバ−亜酸化窒素還元細菌ＣＭ１株共生体による亜酸化窒素吸収能の測定結果を図２に示す。グラフ縦軸は気相中に含まれるＮ２Ｏの濃度（ｐｐｍ）を表す。地上部切除前の測定結果を白抜きのバーで、切除後の測定結果を黒塗りのバーでそれぞれ示した。対照として、ＣＭ１を接種しないノシバ苗による亜酸化窒素の吸収能を計測した（ポットＣ）。植物自体による亜酸化窒素の吸収は１１０ｐｐｍ程度にまで低下させるにすぎず、地上部を切除した場合には更に吸収能力が低下し、１６０ｐｐｍ程度までしかＮ２Ｏを下げ得ないのに対して、本発明による共生体は、特に地上部を含む苗全体を用いた場合、５００ｐｐｍのＮ２Ｏを実質的に０まで低下させる事が示された。地上部を切除した場合には、Ｎ２Ｏを１２０ｐｐｍにまでしか下げることが出来なかった。これは細菌が共生している部位が、植物体の地上部であることを示している。なお切除後においてもＮ２Ｏが低下した理由は、切除後もなお地上に露出している植物の茎の部分の影響と考えられる。またＣＭ１株を種子に接種したものでは、吸引接種の様な亜酸化窒素の吸収効果が見られず、吸引接種をさせずに植物体外からＣＭ１株を付着させた場合には、共生体が形成されず亜酸化窒素の好気条件下での吸収がほとんど見られないことを示した。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の提供する植物−亜酸化窒素還元細菌の共生体を利用することによって、大気中の亜酸化窒素を効率的に除去する事が可能となる。特に工業地帯など、亜酸化窒素の排出が多い場所において、街路樹や植え込みなどに予め作出した本発明の共生体を用いれば、環境汚染物質を効果的に削減することが可能になると期待される。また本発明における共生体では、植物は亜酸化窒素還元細菌に光合成産物などのエネルギー源を供給して脱窒型硝酸呼吸のサイクルを回す駆動力としての役割の他、同細菌を安定に保持するための担体の役割も果たしている。これは、細菌の培養などの施設や技術が無くても、共生が成立した植物のみを栽培することによって亜酸化窒素の除去が行える事を示しており、産業上の利用価値も高いと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明における亜酸化窒素還元細菌ＣＭ１株による脱窒型硝酸呼吸の模式図を、同じく山口大学構内から採取された別種の亜酸化窒素還元細菌Ｔｈａｕｅｒａ  ｓｐ．と比較した。図中Ｎａｒ（Ｎａｐ），Ｎｉｒ，Ｎｏｒ，Ｎｏｓはそれぞれ硝酸塩還元酵素，亜硝酸塩還元酵素，一酸化窒素還元酵素，亜酸化窒素還元酵素を示す。上段に示したＴｈａｕｅｒａ  ｓｐ．においては、好気的条件下では亜酸化窒素生産に至るまでの脱窒系の流量と亜酸化窒素還元酵素の活性がほぼ等しくなり、大気中の亜酸化窒素を還元することができない。一方下段のＣＭ１株では、好気的条件下で硝酸イオンを亜硝酸イオンに還元する速度（硝酸塩還元酵素Ｎａｐの活性）が他のステップより小さく、全体として流量が小さくなるために亜酸化窒素還元酵素がいわば「余る」状態になり、結果として外来の亜酸化窒素を還元することが可能となっている。
【図２】ノシバ−亜酸化窒素還元細菌  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｓｐ．ＣＭ１株によって形成された共生体の、亜酸化窒素吸収能を測定した。ポットＣは対照の無接種ノシバで、地上部切除前のＮ２Ｏ濃度が１０６ｐｐｍ、地上部切除後は１５６ｐｐｍの値を示した。ポットＡはＣＭ１株を苗全体に吸引接種したものの結果で、明瞭な亜酸化窒素吸収（気相中の残存量＝０）が見られた。この効果は地上部切除によって低くなることから、地上部に形成されたノシバ−ＣＭ１株共生体が亜酸化窒素の吸収を行った事を示している。ポットＢはＣＭ１株を種子接種したもので、外部から細菌を付着させた場合には、亜酸化窒素の吸収効率が低い（切除前７９．６ｐｐｍ、切除後１３３ｐｐｍ）という事を示している。図中グラフ縦軸は気相中のＮ２Ｏ濃度（ｐｐｍ）を表し、白抜きのグラフは地上部切除前の測定結果を、黒塗りのグラフは地上部切除後の測定結果をそれぞれ表す。
【図１】
2008000114.tif 000003
【図２】
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【配列表】
2008000114000001.app