農研機構は、株式会社アグロデザイン・スタジオと共同で、温室効果ガス排出の一因にもなっている「硝化」という現象を植物由来の物質が抑制する分子メカニズムを明らかにした。これにより、温室効果ガス排出を抑えられる、より安全で高機能な硝化抑制剤の開発や窒素肥料の有効利用に貢献できるとしている。

窒素肥料に関連する温室効果ガスを削減

農業において窒素は必要不可欠な栄養分であり、植物が利用できる窒素が土壌の中にどれだけ多く含まれているかによって、植物の生産性が決まるといっても過言ではない。しかし、窒素肥料の過剰な使用により、窒素肥料自体の損失、水質汚染、温室効果ガスの排出といった問題もある。

「硝化」という現象は、窒素の分解によって生じたアンモニアが微生物によって酸化され、硝酸や亜硝酸に変化することを言う。農業では、肥料としての窒素を長く活用するため、硝化抑制剤を使用しているが、それによって肥料の過剰使用を抑制できる一方で、残留性、揮発性、効果の持続性などの課題が残されていた。


今回、この「硝化」を担う酵素のひとつ「HAO」の研究を通じて、硝化抑制剤と同じような作用がある植物由来の「Juglone」という物質の仕組みを、世界で初めて分子レベルで解明。

この研究の成果を活用することで、安全で高機能な新規硝化抑制剤を開発することが可能となり、窒素肥料の利用効率向上による穀物生産量の増加や、窒素肥料の使用量の削減、肥料の製造に使われる石油の削減、そして温室効果ガスの発生抑制などが期待される。

なお、本成果は、科学雑誌「Applied and Environmental Microbiology」（2023年11月27日）にて発表された。

論文情報
掲載誌：Applied and Environmental Microbiology
論文名：Juglone, a Plant-derived 1,4-Naphthoquinone, Binds to Hydroxylamine Oxidoreductase and Inhibits the Electron Transfer to Cytochrome c554.
著者：Yukie Akutsu, Takaaki Fujiwara, Rintaro Suzuki, Yuki Nishigaya, Toshimasa Yamazaki
掲載URL：https://journals.asm.org/doi/10.1128/aem.01291-23


農研機構
https://www.naro.go.jp/index.html
農研機構 (研究成果) 植物由来の物質が土壌中の硝化を抑制する分子メカニズムを世界で初めて解明
https://www.naro.go.jp/publicity_report/press/laboratory/naac/160755.html