窒素固定

窒素固定は、分子状窒素（N2）はアンモニア（NH3）。[ 1 ]化学産業においては、生物学的にも 非生物学的にも窒素固定が行われている。生物学的窒素固定、すなわちジアゾ栄養は、ニトロゲナーゼと呼ばれる酵素によって触媒される。[ 2 ]これらの酵素複合体はNif遺伝子（またはNifホモログ）によってコードされており、鉄を含み、多くの場合、第二の金属（通常はモリブデンだが、バナジウムの場合もある）も含まれる。[ 3 ]

一部の窒素固定細菌は植物、特にマメ科植物、コケ類、アゾラなどの水生シダ類と共生関係にある。[ 4 ]ジアゾトローフと植物の間の緩やかな非共生関係は、しばしば共生関係と呼ばれる。これはイネの根における窒素固定に見られる。一部のシロアリと菌類の間でも窒素固定が起こる。[ 5 ]空気中では、雷によるNOx生成によって自然に窒素固定が起こる。[ 6 ] [ 7 ]

固定窒素は地球上の生命にとって不可欠です。DNAやタンパク質などの有機化合物は窒素を含んでいます。工業的窒素固定は、肥料、医薬品、繊維、染料、爆薬など、あらゆる窒素含有工業製品の製造を支えています。

歴史

窒素循環の模式図。非生物的窒素固定は省略されている。

生物学的窒素固定は1838年にジャン＝バティスト・ブッサンゴーによって発見されました。[ 8 ] [ 9 ]その後、1880年にドイツの農学者ヘルマン・ヘルリーゲルとヘルマン・ヴィルファールトによってその過程が発見され[ 10 ] 、オランダの微生物学者マルティヌス・ベイエリンクによって完全に説明されました。[ 11 ]

植物と窒素の獲得との関係についての長期にわたる研究は、ソシュール、ヴィル、ローズ、ギルバートらによって始まり、1887年にヘルリーゲルとウィルファールトによる共生固定の発見で最高潮に達した。」[ 12 ]

1855年のボサンゴーと1887年のピュー、ギルバート、ローズによる実験では、窒素が植物に直接取り込まれるわけではないことが示されていました。1886年から1888年にかけてヘルマン・ヘルリーゲルとヘルマン・ウィルファースが窒素固定細菌の役割を発見したことで、土壌科学の新たな時代が開かれました。[ 13 ]

1901年、ベイエリンクはアゾトバクター・クロオコッカムが大気中の窒素を固定できることを示しました。これは彼によって命名されたアゾトバクター属の最初の種であり、また、二原子窒素を完全な窒素循環の過程の一部として利用する最初のジアゾ栄養生物でもあります。[ 14 ]

生物学的

生物学的窒素固定（BNF）は、大気中の窒素が窒素固定酵素によってアンモニアに変換されるときに起こります。[ 1 ] BNFの全体的な反応は次のとおりです。

N 2 + 16ATP + 16H 2 O + 8e − + 8H + → 2NH 3 +H 2 + 16ADP + 16P i

このプロセスは16当量のATPの加水分解と連動しており、1当量のHの共形成を伴う。2Nの変換2アンモニアへの変換は、鉄モリブデン補酵素の略称であるFeMocoと呼ばれる金属クラスターで起こる。この反応機構は、一連のプロトン化と還元の段階を経て進行し、FeMoco活性部位がNを水素化する。2基質である。[ 1 ]自由生活性のジアゾ栄養菌では、ニトロゲナーゼによって生成されたアンモニアは、グルタミン合成酵素/グルタミン酸合成酵素経路を介してグルタミン酸に同化される。窒素固定に必要な微生物のnif遺伝子は、多様な環境に広く分布している。[ 15 ]

ニトロゲナーゼは酸素によって急速に分解されます。そのため、多くの細菌は酸素が存在すると酵素の産生を停止します。多くの窒素固定生物は嫌気条件でのみ生存し、呼吸によって酸素濃度を低下させたり、レグヘモグロビンなどのタンパク質と酸素を結合させたりします。[ 16 ] [ 17 ]

窒素の重要性

大気中の窒素は、その三重共有結合が非常に強いため、ほとんどの生物によって代謝されません[ 18 ]。ほとんどの生物は様々な供給源から固定窒素を取り込みます。炭素原子100個につき、窒素原子はおよそ2～20個が同化されます。プランクトンバイオマスにおける平均的な炭素（C）：窒素（N）：リン（P）の原子比は、アルフレッド・レッドフィールド[ 19 ]によって初めて記述されました。彼はC：N：P原子間の化学量論的関係、すなわちレッドフィールド比を106：16：1と決定しました[ 19 ] 。

ニトロゲナーゼ

タンパク質複合体ニトロゲナーゼは、窒素ガス (N2) をアンモニア (NH3) に還元する触媒作用を担っています。[ 20 ] [ 21 ]シアノバクテリアでは、この酵素系はヘテロシストと呼ばれる特殊な細胞に収容されています。[ 22 ]ニトロゲナーゼ複合体の産生は遺伝的に制御されており、タンパク質複合体の活性は周囲の酸素濃度、および細胞内外のアンモニアと酸化窒素種 (硝酸塩と亜硝酸塩) の濃度に依存しています。[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]さらに、アンモニウムと硝酸塩の両方の複合濃度は、特に細胞内 2-オキソグルタル酸(2-OG) の濃度が臨界閾値を超えた場合に、N Fixを阻害すると考えられています。 [ 26 ]特殊なヘテロシスト細胞は、周囲の酸素に対するニトロゲナーゼの感受性の結果として、ニトロゲナーゼの働きに不可欠です。[ 27 ]

窒素固定酵素は、一般に MoFe タンパク質と呼ばれる触媒鉄依存性タンパク質と、還元鉄のみのタンパク質 (Fe タンパク質) の 2 つのタンパク質から構成されています。鉄依存性タンパク質には、モリブデン依存性、バナジウム依存性、鉄のみの 3 種類が知られており、3 つの窒素固定酵素タンパク質のバリエーションすべてに鉄タンパク質成分が含まれています。モリブデン依存性窒素固定酵素が最も一般的です。[ 1 ]窒素固定酵素の種類は、特定の鉄タンパク質成分によって判別できます。[ 28 ]窒素固定酵素は高度に保存されています。DNAシーケンシングによる遺伝子発現により、微生物内に存在し、発現している可能性のあるタンパク質複合体を区別できます。モリブデン依存性窒素固定酵素の存在を確認するために最もよく使用されるのはnif H 遺伝子で、次にバナジウム依存性窒素固定酵素と鉄のみの窒素固定酵素を表す[ 29 ]窒素固定細菌の生態と進化の研究において、nifH遺伝子は最も広く使用されているバイオマーカーです。 [ 30 ] nif Hには、窒素固定酵素複合体の窒素固定酵素還元酵素成分をコードする2つの類似遺伝子anf HとvnfHがあります。[ 31 ]

窒素固定酵素の進化

窒素固定酵素は15～22億年前（Ga）に進化したと考えられていますが、[ 32 ] [ 33 ]窒素固定酵素の進化を32億年前頃まで遡る同位体比に基づく支持があります。[ 34 ]窒素固定酵素は成熟酵素様タンパク質から進化したと思われますが、そのタンパク質の機能は現在不明です。[ 35 ]

窒素固定酵素には、タンパク質の活性部位に存在する金属（それぞれモリブデン、鉄、バナジウム）に対応する3つの異なる形態（ Nif、Anf、Vnf ）があります。 [ 36 ]地球の地質学的タイムラインにおける海洋金属の豊富さが、どの形態の窒素固定酵素が最も一般的であったかの相対的な豊富さを左右したと考えられています。[ 37 ]現在、どの形態の窒素固定酵素が最初に出現したかについては、決定的な合意はありません。

微生物

ジアゾ栄養菌は、シアノバクテリア（例えば、非常に重要なトリコデスミウムとシアノセセ）、緑色硫黄細菌、紅色硫黄細菌、アゾトバクター科、根粒菌、フランキアを含む細菌ドメイン内に広く分布しています。[ 38 ] [ 39 ]多くの（ただしすべてではない）クロストリジウム属を含むいくつかの偏性嫌気性細菌は窒素を固定します。メタノサルシナ・アセティボランスなどの一部の古細菌も窒素を固定し、[ 40 ]他のいくつかのメタン生成分類群は、酸素欠乏土壌における窒素固定に大きく貢献しています。[ 41 ]

シアノバクテリアは一般に藍藻として知られ、地球上のほぼすべての光環境に生息し、生物圏の炭素と窒素の循環で重要な役割を果たしている。一般的にシアノバクテリアは、硝酸塩、亜硝酸塩、アンモニウム、尿素、またはいくつかのアミノ酸など、さまざまな無機および有機の複合窒素源を利用できる。いくつかのシアノバクテリア株はジアゾ栄養成長が可能で、この能力は始生代の最後の共通祖先に存在していた可能性がある。[ 42 ]窒素固定は土壌で自然に起こるだけでなく、淡水と海水の両方を含む水生システムでも起こる。[ 43 ] [ 44 ]実際、海に固定される窒素の量は、少なくとも陸上の窒素固定量と同じである。[ 45 ]群体性の海洋シアノバクテリアTrichodesmiumは、世界中の海洋システムの窒素固定のほぼ半分を占めるほどの規模で窒素を固定していると考えられている。[ 46 ]プロテオバクテリアおよびプランクトミセスに属する海洋表層地衣類および非光合成細菌は、大気中の窒素を大量に固定する。[ 47 ]淡水に生息する窒素固定シアノバクテリアの種には、アファニゾメノンおよびドリコスパーマム（旧称アナベナ）が含まれる。[ 48 ]これらの種はヘテロサイトと呼ばれる特殊な細胞を持ち、その中で窒素固定はニトロゲナーゼ酵素を介して起こる。[ 49 ] [ 50 ]

藻類

シアノバクテリアの共生細菌に由来するUCYN-A 2と呼ばれる細胞小器官の一種[ 51 ] [ 52 ]は、窒素ガスを生物学的に利用可能な形態に変換することができます。このニトロプラストは藻類、特に海藻類Braarudosphaera bigelowiiで発見されました[ 53 ]。

ロパロディア科の珪藻類には、球状体またはジアゾプラストと呼ばれるシアノバクテリアの共生生物もいる。[ 54 ]これらの共生生物は光合成能力を失っているが、窒素固定を行う能力は保持しており、これらの珪藻類は大気中の窒素を固定することができる。[ 55 ] [ 56 ]窒素固定シアノバクテリアと共生している他の珪藻類には、ヘミアウルス属、リゾソレニア属、キートセロス属などがある。[ 57 ]

根粒共生

マメ科

このソラマメの根には結節が見える

窒素固定に寄与する植物には、マメ科（Fabaceae）の植物があり、クズ、クローバー、大豆、アルファルファ、ルピン、ピーナッツ、ルイボスなどが含まれます。[ 39 ]これらの植物は、根系の根粒内に共生する根粒菌を含んでおり、植物の成長を助け、他の植物との競争に役立つ窒素化合物を生成します。[ 58 ]植物が死ぬと、固定された窒素が放出され、他の植物が利用できるようになります。これは土壌の肥沃化に役立ちます。[ 16 ] [ 59 ]マメ科植物の大部分にこの関連性がありますが、いくつかの属（例：Styphnolobium）には見られません。多くの伝統的農法では、通常、主にまたは完全にクローバーからなる作物を含む、さまざまな種類の作物が輪作されます。[ 60 ]

土壌における窒素固定効率は、マメ科植物の種類、空気、土壌条件など、多くの要因に左右されます。例えば、アカクローバーによる窒素固定量は、1エーカーあたり50～200ポンド（56～224kg/ha）の範囲です。[ 61 ]

非マメ科

ハンノキの根粒の断面

ハンノキやヤマモモなどの放線菌は、フランキア細菌の助けを借りて、根粒に窒素を固定する能力を持っている。この能力は、ウリ目、ブナ目、バラ目に含まれる25属に見られ、これらの目はマメ科とともに窒素固定植物群を形成している。窒素固定能力はこれらの科に普遍的に存在するわけではない。例えば、バラ科の122属のうち、窒素を固定するのはわずか4属である。マメ科はこの窒素固定植物群から最初に分岐した系統であるため、窒素固定能力は原始的なものであり、その後、元の窒素固定植物のほとんどの子孫で失われた可能性がある。しかし、基本的な遺伝的および生理学的要件は、これらすべての植物の最も最近の共通祖先に初期段階で存在していたが、完全に機能するまで進化したのはそのうちのいくつかだけであった可能性がある。[ 62 ]

さらに、アサ科の熱帯属であるトレマ（パラスポニア）は、根粒菌と相互作用して窒素固定根粒を形成するという珍しい能力を持っています。[ 63 ]

非マメ科根粒植物
家族 属 種
カバノキ科
ほとんどまたはすべての種
ムラサキ科
アサ科
モクマオウ科
コリリア科
ダティスカ科
エラエアグナ科
ヤマモモ科
ポシドニア科
クロウメモドキ科
バラ科

他の植物共生生物

他の植物の中には、窒素を固定する シアノバイオント（イシクラゲなどのシアノバクテリア）と共生しているものもあります。

農業上重要な植物が関与する共生関係には次のようなものがある。[ 66 ]

産業プロセス

歴史的

窒素固定法は、 1784年にヘンリー・キャベンディッシュによって初めて報告されました。空気中の窒素と酸素を電気アークで反応させる方法が用いられました。この方法は1903年のビルケランド・アイデ法に応用されました。[ 68 ]雷による窒素固定も、自然界で起こる非常によく似たプロセスです。

大気中の窒素が特定の化学物質と反応する可能性は、 1828年にブザンソンの薬剤師M.デフォッセによって初めて観察された[ 69 ]。[ 70 ]彼は、アルカリ金属酸化物と炭素の混合物が高温で窒素と反応することを観察した。炭酸バリウムを出発物質として使用し、1860年代にマルグリットとスールドゥヴァルによって開発された最初の商業的プロセスが利用可能になった。得られたシアン化バリウムは水蒸気と反応してアンモニアを生成する。1898年、フランクとカロは窒素をカルシウムシアナミドの形で固定するフランク・カロ法として知られるプロセスを開発しました。このプロセスは、1909年に発見されたハーバー法によって影を潜めました[ 71 ] [ 72 ]。

ハーバー過程

アルファ線による窒素固定の研究のための装置（固定窒素研究所、1926年）

アンモニアを生産する主な工業的方法は、1909年のハーバー法（ハーバー・ボッシュ法としても知られる）である。 [ 73 ] [ 74 ]肥料生産は現在、陸上生態系 における人為的固定窒素の最大の供給源である。アンモニアは肥料、爆薬、その他の製品の必須の前駆体である。ハーバー法では、工業用触媒の日常的な条件である高圧（約200気圧）と高温（少なくとも400℃）が必要である。このプロセスでは、水素源として天然ガス、窒素源として空気を使用する。アンモニア製品は、世界的に窒素肥料の強化をもたらし[ 75 ]、20世紀初頭の約20億人から現在の約80億人への人口増加を支えたとされている。[ 76 ]

均一触媒

窒素固定触媒の発見については、エネルギー要件の低減を目標として多くの研究が行われてきました。しかしながら、これまでのところ、ハーバー法の効率と簡便さに匹敵する研究は得られていません。多くの化合物が大気中の窒素と反応して窒素錯体を生成します。最初に報告された窒素錯体はRu(NH3）5（N2) 2+ . [ 77 ]いくつかの可溶性錯体は窒素固定を触媒する。[ 78 ]

稲妻

雷は周囲の空気を高温プラズマで加熱し、窒素の結合を破壊します。2、亜硝酸（HNO2）。

窒素は雷によって窒素ガス（N2）と酸素ガス（O2）を窒素酸​​化物（NOx ）に変換します。N2分子は窒素原子間の三重結合により非常に安定しており、反応性がありません。 [ 79 ]雷は十分なエネルギーと熱を発生し、この結合を切断します。 [ 79 ]窒素原子が酸素と反応してNO xを形成します。これらの化合物は植物には利用できませんが、この分子が冷えると酸素と反応して二酸化窒素（NO2）[ 80 ]は水と反応して亜硝酸（HNO2）または硝酸（HNO3これらの酸が土壌に浸透すると、植物に役立つ硝酸塩（NO3− ）が生成されます。 [ 81 ] [ 79 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b c d Einsle O, Rees DC (2020). 「ニトロゲナーゼ酵素の構造酵素学」 . Chemical Reviews . 120 (12): 4969– 5004. Bibcode : 2020ChRv..120.4969E . doi : 10.1021/acs.chemrev.0c00067 . PMC  8606229. PMID  32538623 .
  2. ^ Burris RH, Wilson PW (1945年6月). 「生物学的窒素固定」. Annual Review of Biochemistry . 14 (1): 685– 708. doi : 10.1146/annurev.bi.14.070145.003345 . ISSN 0066-4154 . 
  3. ^ Wagner SC (2011). 「生物学的窒素固定」 . Nature Education Knowledge . 3 (10): 15. 2018年9月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年1月29日閲覧。
  4. ^ Zahran HH (1999年12月). 「厳しい環境下および乾燥気候における根粒菌とマメ科植物の共生と窒素固定」. Microbiology and Molecular Biology Reviews . 63 ( 4 ): 968–89 , 目次. Bibcode : 1999MMBR...63..968Z . doi : 10.1128/MMBR.63.4.968-989.1999 . PMC 98982. PMID 10585971 .  
  5. ^ Sapountzis P, de Verges J, Rousk K, Cilliers M, Vorster BJ, Poulsen M (2016). 「菌類とシロアリの共生における窒素固定の可能性」. Frontiers in Microbiology . 7 : 1993. Bibcode : 2016FrMic...701993S . doi : 10.3389/fmicb.2016.01993 . PMC 5156715. PMID 28018322 .  
  6. ^ Slosson E (1919). Creative Chemistry . ニューヨーク: The Century Co. pp.  19–37 .
  7. ^ Hill RD, Rinker RG, Wilson HD (1979). 「雷による大気中の窒素固定」 . J. Atmos. Sci . 37 (1): 179– 192. Bibcode : 1980JAtS...37..179H . doi : 10.1175/1520-0469(1980)037<0179:ANFBL>2.0.CO;2 .
  8. ^ブッサンゴー (1838)。「Recherches chimiques sur la vegetation, entreprises dans le but d'examiner si les plantes prennent de l'azote à l'atmosphere」 [植物が大気中の窒素を吸収するかどうかを調べる目的で行われる、植生の化学的調査]。アナール・ド・シミーとフィジーク。シリーズ第２弾（フランス語）。67：5-54。そして69 :353–367。
  9. ^ Smil V (2001). 『地球を豊かにする』マサチューセッツ工科大学.
  10. ^ヘルリーゲル H、ウィルファース H (1888)。Untersuchungen über die Stickstoffnahrung der Gramineen und Leguminosen [イネ科およびマメ科の窒素摂取に関する研究] (ドイツ語)。ベルリン、ドイツ: Buchdruckerei der "Post" Kayssler & Co.
  11. ^ベイヘリンク MW (1901)。「Über oligonitrophil Mikroben」 [貧栄養性微生物について]。Centralblatt für Bakteriologie、Parasitenkunde、Infektionskrankheiten und Hygiene (ドイツ語)。7 (16): 561–582。
  12. ^ハワード・S・リード（1942年）『植物科学小史』230ページ、クロニック出版
  13. ^マーガレット・ロシター（1975）『農業科学の出現』146ページ、イェール大学出版局
  14. ^ Al-Baldawy MS, Matloob AA, Almammory MK (2023年11月1日). 「窒素固定細菌Azotobacter chroococcumによる根腐れ病原菌の生物学的防除における重要性（レビュー）」 . IOP Conference Series: Earth and Environmental Science . 1259 (1) 012110. Bibcode : 2023E&ES.1259a2110A . doi : 10.1088/1755-1315/1259/1/012110 . ISSN 1755-1307 . 
  15. ^ Gaby JC, Buckley DH (2011年7月). 「窒素固定酵素の多様性に関する世界規模の調査」.環境微生物学. 13 (7): 1790–9 . Bibcode : 2011EnvMi..13.1790G . doi : 10.1111/j.1462-2920.2011.02488.x . PMID 21535343 . 
  16. ^ a b Postgate J (1998).窒素固定（第3版）. ケンブリッジ: ケンブリッジ大学出版局.
  17. ^ Streicher SL, Gurney EG, Valentine RC (1972年10月). 「窒素固定遺伝子」. Nature . 239 (5​​374): 495–9 . Bibcode : 1972Natur.239..495S . doi : 10.1038/239495a0 . PMID 4563018. S2CID 4225250 .  
  18. ^ Delwiche CC (1983). 「生物圏における元素循環」. Läuchli A, Bieleski RL (編).無機植物栄養学. 植物生理学百科事典. ベルリン, ハイデルベルク: Springer. pp.  212– 238. doi : 10.1007/978-3-642-68885-0_8 . ISBN 978-3-642-68885-0。
  19. ^ a b Redfield AC (1958). 「環境中の化学因子の生物学的制御」. American Scientist . 46 (3): 230A–221. ISSN 0003-0996 . JSTOR 27827150 .  
  20. ^ Seefeldt LC, Yang ZY, Lukoyanov DA, Harris DF, Dean DR, Raugei S, et al. (2020). 「窒素化酵素による基質の還元」 . Chemical Reviews . 120 (12): 5082– 5106. doi : 10.1021/acs.chemrev.9b00556 . PMC 7703680. PMID 32176472 .  
  21. ^ Threatt SD, Rees DC (2023). 「生物学的窒素固定の理論、実践、そして現実：モリブデン窒素固定酵素システムの展望」 . FEBS Letters . 597 (1): 45– 58. doi : 10.1002/1873-3468.14534 . PMC 10100503. PMID 36344435 .  
  22. ^ Peterson RB, Wolk CP (1978年12月). 「Anabaena variabilisから単離された異質細胞における窒素固定酵素活性およびFe標識窒素固定酵素の高回収率」 . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 75 (12): 6271– 6275. Bibcode : 1978PNAS...75.6271P . doi : 10.1073/pnas.75.12.6271 . PMC 393163. PMID 16592599 .  
  23. ^ Beversdorf LJ, Miller TR, McMahon KD (2013年2月6日). 「温帯富栄養湖におけるシアノバクテリアブルームの毒性における窒素固定の役割」 . PLOS ONE . 8 (2) e56103. Bibcode : 2013PLoSO...856103B . doi : 10.1371/journal.pone.0056103 . PMC 3566065. PMID 23405255 .  
  24. ^ Gallon JR (2001年3月1日). 「光合成生物における窒素固定：特殊な生活様式への適応」. Plant and Soil . 230 (1): 39– 48. Bibcode : 2001PlSoi.230...39G . doi : 10.1023/A:1004640219659 . ISSN 1573-5036 . S2CID 22893775 .  
  25. ^ Paerl H (2017年3月9日). 「天然水におけるシアノバクテリアの窒素固定パラドックス」 . F1000Research . 6 : 244. Bibcode : 2017JSPS....6..244P . doi : 10.12688/f1000research.10603.1 . PMC 5345769. PMID 28357051 .  
  26. ^ Li JH, Laurent S, Konde V, Bédu S, Zhang CC (2003年11月). 「2-オキソグルタル酸濃度の上昇はシアノバクテリアAnabaena sp.株PCC 7120における異質細胞の発生を促進する」 . Microbiology . 149 (Pt 11): 3257– 3263. doi : 10.1099/mic.0.26462-0 . PMID 14600238 . 
  27. ^ Wolk CP, Ernst A, Elhai J (1994). 「ヘテロシスト代謝と発達」. Bryant DA (編).シアノバクテリアの分子生物学. 光合成の進歩. ドルドレヒト: Springer Netherlands. pp.  769– 823. doi : 10.1007/978-94-011-0227-8_27 . ISBN 978-94-011-0227-8。
  28. ^ Schneider K, Müller A (2004). 「鉄のみのニトロゲナーゼ：優れた触媒的、構造的、分光学的特徴」 Smith BE, Richards RL, Newton WE (編).窒素固定のための触媒. 窒素固定：起源、応用、そして研究の進歩. ドルドレヒト: Springer Netherlands. pp.  281– 307. doi : 10.1007/978-1-4020-3611-8_11 . ISBN 978-1-4020-3611-8。
  29. ^ Knoche KL, Aoyama E, Hasan K, Minteer SD (2017). 「インジウムスズ酸化物（ITO）電極上に固定化されたシアノバクテリアAnabaena variabilis SA-1変異体によるバイオ電気触媒窒素固定機構におけるニトロゲナーゼとフェレドキシンの役割」 Electrochimica Acta（韓国語）232 : 396– 403. doi : 10.1016/j.electacta.2017.02.148 .
  30. ^ Raymond J, Siefert JL, Staples CR, Blankenship RE (2004年3月). 「窒素固定の自然史」 . Molecular Biology and Evolution . 21 (3): 541– 554. doi : 10.1093/molbev/msh047 . PMID 14694078 . 
  31. ^ Schüddekopf K, Hennecke S, Liese U, Kutsche M, Klipp W (1993年5月). 「Rhodobacter capsulatusにおける代替窒素固定酵素特異的なanf遺伝子の特性評価と両窒素固定酵素に必要なnif遺伝子の同定」. Molecular Microbiology . 8 (4): 673– 684. doi : 10.1111/j.1365-2958.1993.tb01611.x . PMID 8332060. S2CID 42057860 .  
  32. ^ Garcia AK, McShea H, Kolaczkowski B, Kaçar B (2020年5月). 「窒素固定酵素の進化史の再構築：祖先におけるモリブデン補因子の利用に関する証拠」 . Geobiology . 18 ( 3): 394– 411. Bibcode : 2020Gbio...18..394G . doi : 10.1111/gbi.12381 . ISSN 1472-4677 . PMC 7216921. PMID 32065506 .   
  33. ^ Boyd ES, Anbar AD, Miller S, Hamilton TL, Lavin M, Peters JW (2011年5月). 「モリブデン依存性窒素固定酵素の後期メタン生成菌の起源」 . Geobiology . 9 (3): 221– 232. Bibcode : 2011Gbio....9..221B . doi : 10.1111/j.1472-4669.2011.00278.x . ISSN 1472-4677 . PMID 21504537 .  
  34. ^ Stüeken EE, Buick R, Guy BM, Koehler MC (2015年4月). 「3.2 Gyrのモリブデン窒素固定酵素による生物学的窒素固定の同位体証拠」 . Nature . 520 (7549): 666– 669. Bibcode : 2015Natur.520..666S . doi : 10.1038/nature14180 . ISSN 0028-0836 . PMID 25686600 .  
  35. ^ Garcia AK, Kolaczkowski B, Kaçar B (2022年3月2日). Archibald J (編). 「ニトロゲナーゼ前駆細胞の再構築は、マチュラーゼ様タンパク質からの起源を示唆する」 . Genome Biology and Evolution . 14 (3) evac031. doi : 10.1093/gbe/evac031 . ISSN 1759-6653 . PMC 8890362. PMID 35179578 .   
  36. ^ Eady RR (1996年1月1日). 「代替窒素固定酵素の構造と機能の関係」 . Chemical Reviews . 96 (7): 3013–3030 . doi : 10.1021/cr950057h . ISSN 0009-2665 . PMID 11848850 .  
  37. ^ Anbar AD, Knoll AH (2002年8月16日). 「原生代海洋化学と進化：生物無機の架け橋？」 . Science . 297 (5584): 1137– 1142. Bibcode : 2002Sci...297.1137A . doi : 10.1126/science.1069651 . ISSN 0036-8075 . PMID 12183619 .  
  38. ^ Institute MP (2021年8月6日). 「古代の海への窒素流入：過小評価されていた細菌が脚光を浴びる」 .
  39. ^ a b Mus F, Crook MB, Garcia K, Garcia Costas A, Geddes BA, Kouri ED, et al. (2016年7月). Kelly RM (編). 「共生窒素固定と非マメ科植物へのその拡大における課題」 .応用環境微生物学. 82 (13): 3698– 3710. Bibcode : 2016ApEnM..82.3698M . doi : 10.1128/ AEM.01055-16 . PMC 4907175. PMID 27084023 .  
  40. ^ Dhamad AE, Lessner DJ (2020年10月). Atomi H (編). 「古細菌用CRISPRi-dCas9システムとMethanosarcina acetivoransによる窒素固定過程における遺伝子機能の検討」 .応用環境微生物学. 86 (21) e01402-20: e01402–20. Bibcode : 2020ApEnM..86E1402D . doi : 10.1128/AEM.01402-20 . PMC 7580536. PMID 32826220 .  
  41. ^ Bae HS, Morrison E, Chanton JP, Ogram A (2018年4月). 「メタン生成菌はフロリダ・エバーグレーズの土壌における窒素固定の主要な要因である」 .応用環境微生物学. 84 (7) e02222-17: e02222–17. Bibcode : 2018ApEnM..84E2222B . doi : 10.1128/AEM.02222-17 . PMC 5861825. PMID 29374038 .  
  42. ^ Latysheva N, Junker VL, Palmer WJ, Codd GA, Barker D (2012年3月). 「シアノバクテリアにおける窒素固定の進化」 .バイオインフォマティクス. 28 (5): 603– 606. doi : 10.1093/bioinformatics/bts008 . PMID 22238262 . 
  43. ^ Pierella Karlusich JJ, Pelletier E, Lombard F, Carsique M, Dvorak E, Colin S, 他 (2021年7月). 「イメージングと分子生物学的手法による海洋窒素固定菌の世界分布パターン」 . Nature Communications . 12 (1) 4160. Bibcode : 2021NatCo..12.4160P . doi : 10.1038/s41467-021-24299-y . PMC 8260585. PMID 34230473 .  
  44. ^ Ash C (2021年8月13日). Ash C, Smith J (編). 「ジアゾ栄養菌に関する新たな知見」. Science . 373 (6556): 755.7–756. Bibcode : 2021Sci...373..755A . doi : 10.1126/science.373.6556.755-g . ISSN 0036-8075 . S2CID 238709371 .  
  45. ^ Kuypers MM, Marchant HK, Kartal B (2018年5月). 「微生物の窒素循環ネットワーク」. Nature Reviews. Microbiology . 16 (5): 263– 276. doi : 10.1038/nrmicro.2018.9 . hdl : 21.11116/0000-0003-B828-1 . PMID: 29398704. S2CID : 3948918 .  
  46. ^ Bergman B, Sandh G, Lin S, Larsson J, Carpenter EJ (2013年5月). 「トリコデスミウム—特異な窒素固定特性を持つ広範囲に分布する海洋シアノバクテリア」 . FEMS Microbiology Reviews . 37 (3): 286– 302. doi : 10.1111/j.1574-6976.2012.00352.x . PMC 3655545. PMID 22928644 .  
  47. ^ 「大規模研究により、海洋表層に新規かつ豊富な窒素固定微生物が存在することが示唆される」 ScienceDaily 。 2019年6月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年6月8日閲覧。
  48. ^ Rolff C, Almesjö L, Elmgren R (2007年3月5日). 「バルト海沿岸におけるジアゾ栄養性シアノバクテリアAphanizomenon sp.の窒素固定と生息数」 . Marine Ecology Progress Series . 332 : 107–118 . Bibcode : 2007MEPS..332..107R . doi : 10.3354/meps332107 .
  49. ^ Carmichael WW (2001年10月12日). 「毒素産生シアノバクテリアの健康影響：シアノHABs」「人間と生態系のリスク評価. 7 (5): 1393– 1407. Bibcode : 2001HERA....7.1393C . doi : 10.1080/20018091095087 . ISSN  1080-7039 . S2CID  83939897 .
  50. ^ Bothe H, Schmitz O, Yates MG, Newton WE (2010年12月). 「シアノバクテリアにおける窒素固定と水素代謝」 . Microbiology and Molecular Biology Reviews . 74 (4): 529– 551. doi : 10.1128/MMBR.00033-10 . PMC 3008169. PMID 21119016 .  
  51. ^引用エラー: 名前付き参照が呼び出されましたが、定義されていません (ヘルプ ページを参照してください)。Thompson_2012
  52. ^ Thompson A, Carter BJ, Turk-Kubo K, Malfatti F, Azam F, Zehr JP (2014年10月). 「単細胞窒素固定シアノバクテリアUCYN-Aとそのプリムネシオ藻宿主の遺伝的多様性：UCYN-Aの遺伝的多様性」(PDF) .環境微生物学. 16 (10): 3238– 3249. doi : 10.1111/1462-2920.12490 . PMID 24761991. S2CID 24822220 .  
  53. ^ Wong C (2024年4月11日). 「科学者ら、微小な細胞構造のおかげで窒素を固定できる初の藻類を発見」 . Nature . 628 (8009): 702. Bibcode : 2024Natur.628..702W . doi : 10.1038/d41586-024-01046-z . PMID 38605201 . 
  54. ^ Moulin SL, Frail S, Braukmann T, Doenier J, Steele-Ogus M, Marks JC, et al. (2024年4月15日). 「Epithemia clementinaの共生菌は光合成性真核生物における窒素固定に特化している」 . ISME Communications . 4 ycae055. doi : 10.1093/ismeco/ycae055 . PMC 11070190. PMID 38707843 .  
  55. ^ Schvarcz CR, Wilson ST, Caffin M, Stancheva R, Li Q, Turk-Kubo KA, et al. (2022年2月10日). 「見過ごされてきた、海における広範囲に分布する羽状珪藻類とジアゾ栄養生物の共生関係」 . Nature Communications . 13 (1): 799. Bibcode : 2022NatCo..13..799S . doi : 10.1038/s41467-022-28065-6 . ISSN 2041-1723 . PMC 8831587. PMID 35145076 .   
  56. ^ Nakayama T, Kamikawa R, Tanifuji G, Kashiyama Y, Ohkouchi N, Archibald JM, et al. (2014). 「珪藻類における非光合成性シアノバクテリアの完全ゲノムは、細胞内生活様式への最近の適応を明らかにする」 . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 111 (31): 11407– 11412. Bibcode : 2014PNAS..11111407N . doi : 10.1073/pnas.1405222111 . PMC 4128115. PMID 25049384 .  
  57. ^ Pierella Karlusich JJ, Pelletier E, Lombard F, Carsique M, Dvorak E, Colin S, 他 (2021年7月6日). 「イメージングと分子生物学的手法による海洋窒素固定菌の世界分布パターン」 . Nature Communications . 12 (1): 4160. Bibcode : 2021NatCo..12.4160P . doi : 10.1038/s41467-021-24299-y . ISSN 2041-1723 . PMC 8260585. PMID 34230473 .   
  58. ^ Kuypers MM, Marchant HK, Kartal B (2018年5月). 「微生物の窒素循環ネットワーク」. Nature Reviews. Microbiology . 16 (5): 263– 276. doi : 10.1038/nrmicro.2018.9 . hdl : 21.11116/0000-0003-B828-1 . PMID: 29398704. S2CID : 3948918 .  
  59. ^ Smil V (2000).生命のサイクル. Scientific American Library.
  60. ^ Kjærgaard T (2003年1月). 「世界を変えた植物：クローバーの興隆と衰退 1000–2000」. Landscape Research . 28 (1): 41– 49. Bibcode : 2003LandR..28...41K . doi : 10.1080/01426390306531 .
  61. ^ 「飼料用マメ科植物の窒素固定と接種」（PDF） 。2016年12月2日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。
  62. ^ Dawson JO (2008). 「アクチノリザル植物の生態学」.窒素固定アクチノリザル共生関係. 窒素固定：起源、応用、そして研究の進歩. 第6巻. Springer. pp.  199– 234. doi : 10.1007/978-1-4020-3547-0_8 . ISBN 978-1-4020-3540-1。
  63. ^ Op den Camp R、Streng A、De Mita S、Cao Q、Polone E、Liu W、他。 （2011年2月）。 「非マメ科パラスポニアにおける根粒菌共生に動員されるLysM型菌根受容体」。科学。331 (6019): 909–12 . Bibcode : 2011Sci...331..909O。土井：10.1126/science.11​​98181。PMID 21205637。S2CID 20501765。  
  64. ^ 「ソテツの生物学、第1記事：ソテツのコラロイド根」 www1.biologie.uni-hamburg.de . 2021年10月14日閲覧。
  65. ^ Rai AN (2000). 「シアノバクテリアと植物の共生関係」 . New Phytologist . 147 (3): 449– 481. doi : 10.1046/j.1469-8137.2000.00720.x . PMID 33862930 . 
  66. ^ Van Deynze A、Zamora P、Delaux PM、Heitmann C、Jayaraman D、Rajasekar S、他。 （2018年8月）。「トウモロコシの在来種における窒素固定は、粘液に関連したジアゾ栄養微生物叢によってサポートされています。 」 PLOS 生物学。16 (8) e2006352。土井：10.1371/journal.pbio.2006352。PMC 6080747。PMID 30086128。  
  67. ^ Pskowski M (2019年7月16日). 「先住民族のトウモロコシ：メキシコの『驚異の』植物の権利は誰が所有しているのか？」 Yale E360 .
  68. ^ Eyde S (1909). 「電気アークによる大気からの硝酸塩の製造—ビルケランド・アイデ法」.王立芸術協会誌. 57 (2949): 568– 576. JSTOR 41338647 . 
  69. ^デスフォセス M (1828)。「トルヌソールの脱酸化」。Journal de pharmacie et des Sciences accessoires (フランス語)。14 (XI): 478、487。
  70. ^デスフォセス M (1828)。「カリウムのシアヌール形成」。Journal de pharmacie et des Sciences accessoires (フランス語)。14 (5): 280–284 .
  71. ^ Heinrich H, Nevbner R (1934). "Die Umwandlungsgleichung Ba(CN) 2 → BaCN 2 + C im Temperaturgebiet von 500 bis 1000 °C" [500～1,000 °Cの温度範囲におけるBa(CN) 2 → BaCN 2 + Cの転換反応]. Z. Elektrochem. Angew. Phys. Chem . 40 (10): 693– 698. doi : 10.1002/bbpc.19340401005 . S2CID 179115181. 2016年8月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年8月8日閲覧。 
  72. ^ Curtis HA (1932).固定窒素. Chemical Catalog Company.
  73. ^ Smil, V. 2004. 『地球を豊かにする：フリッツ・ハーバー、カール・ボッシュ、そして世界の食糧生産の変革』MITプレス。
  74. ^スミル 2001、p. xv
  75. ^ Glibert PM , Maranger R , Sobota DJ , Bouwman L (2014年10月1日). 「ハーバー・ボッシュ症候群と有害藻類ブルーム（HB-HAB）の関連性」 . Environmental Research Letters . 9 (10) 105001. Bibcode : 2014ERL.....9j5001G . doi : 10.1088/1748-9326/9/10/105001 . ISSN 1748-9326 . S2CID 154724892 .  
  76. ^ Erisman JW, Sutton MA, Galloway J, Klimont Z, Winiwarter W (2008年10月). 「アンモニア合成の1世紀はいかに世界を変えたか」. Nature Geoscience . 1 (10): 636– 639. Bibcode : 2008NatGe...1..636E . doi : 10.1038/ngeo325 . ISSN 1752-0908 . S2CID 94880859 .  
  77. ^アレン AD、セノフ CV (1965)。 「窒素ペンタミンルテニウム(II)錯体」。Ｊ．Ｃｈｅｍ．学会、化学。共通。 (24): 621–622。土井: 10.1039/C19650000621。
  78. ^ Chalkley MJ, Drover MW, Peters JC (2020年6月). 「明確に定義された分子配位錯体による触媒的N 2からNH 3（またはN 2 H 4 ）への変換」 . Chemical Reviews . 120 (12): 5582– 5636. doi : 10.1021/acs.chemrev.9b00638 . PMC 7493999. PMID 32352271 .  
  79. ^ a b c Tuck AF (1976年10月). 「雷放電による窒素酸化物の生成」. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society . 102 (434): 749– 755. Bibcode : 1976QJRMS.102..749T . doi : 10.1002/qj.49710243404 . ISSN 0035-9009 . 
  80. ^ Hill RD (1979年8月). 「雷による大気中の窒素固定」 .大気科学ジャーナル. 37 : 179–192 . Bibcode : 1980JAtS...37..179H . doi : 10.1175/1520-0469(1980)037<0179:ANFBL>2.0.CO;2 . ISSN 1520-0469 . 
  81. ^ Levin JS (1984). 「対流圏NOx源：雷と生物学」 . 2018年11月29日閲覧。
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=窒素固定&oldid=1334877926 #生物学」より取得