【バクテリアが鉱物の鉄溶解速度に与える影響の検討】

『Abstract
　Understanding the effects of bacteria on mineral weathering will require careful, controlled experiments in chemical reactors. Unfortunately, many of the details of protocol for such experiments have not yet been addressed. In particular, experimenters need to find ways to normalize experiments for the mass of bacteria involved in reaction and need to measure the rate of change of this mass. Furthermore, experimenters will need to define whether mineral dissolution occurs during the log or stationary phase of growth. Bacteria cell mass should be quantified both before and after dissolution. In some cases, flow bioreactors will be useful to understand dissolution under steady state conditions. Finally, even the choice of medium will involve trade-offs between encouraging growth of bacteria while mimicking natural solutions.
　In the case study for mineral dissolution presented here, two bacterial species of the genera Streptomyces and Arthrobacter, each involved in the natural weathering of hornblende, were investigated in growth experiments in medium with hornblende. Experiments with and without desferrioxamine B (its mesylate salt deferoxamine mesylate, DFAM) were also completed. In the presence of bacteria or DFAM, Fe release from hornblende is accelerated by up to a factor of 〜20. Both bacteria produce catecholamide siderophores that are presumed responsible for the enhanced Fe release when bacteria are present. These results represent the first quantification of the rate of release of Fe from a mineral in the presence of the siderophore-producing bacteria, with subsequent identification of the siderophore. The rate of Fe release from hornblende increases non-linearly in bacteria-free experiments with increasing concentrations of DFAM. Such a rate-concentration function is consistent with formation of surface complexes on the hornblende surface. Surface complexation may also explain enhancement of Fe release in the presence of the catechol siderophores produced by the arthrobacter and streptomycete. The effects of siderophores on Fe transport could be significant in many soils.

Keywords: Microbial; Hornblende; Siderophores; Dissolution 』

『要旨
　鉱物風化へのバクテリアの影響を理解するためには、化学反応器での注意深くコントロールされた実験が必要であろう。不幸にも、そのような実験の詳細な手順の多くは、まだ提案されていない。とくに、反応に含まれるバクテリア量に対して実験結果をノーマライズする方法を、実験者は見つけなけでばならないし、バクテリア量が変化する速さを測定しなければならない。さらに、成長の指数期あるいは定常期の間に鉱物溶解が起こっているかどうかを、実験者は確かめる必要があるだろう。バクテリアの細胞重量は溶解の前後で定量化されるべきであろう。ある場合には、フロー型バイオリアクターが定常状態条件下での溶解を理解するために役立つであろう。最後に、媒体（培地）に何を選ぶかによってさえ、バクテリアの成長を促進することと天然の溶液を真似ることとの間にトレードオフの関係をもたらすだろう。
　ここで示した鉱物溶解についての事例研究において、Streptomyces および Arthrobacter属の2種のバクテリアが、それぞれホルンブレンド（普通角閃石）の天然風化に伴うが、ホルンブレンドを培地とした成長実験において調べられた。desferrioxamine B（そのメシラート塩 deferoxamine mesylate, DFAM）を加えた実験と加えない実験も行われた。バクテリアまたはDFAMが存在すると、ホルンブレンドからのFeの放出は〜20倍まで促進される。どちらのバクテリアもcatecholamide親鉄剤を生成し、それはバクテリアが存在する時にFeの放出を促進する原因であると推定される。これらの結果は、親鉄剤を生成するバクテリアの存在する場合の鉱物からのFeの放出速度を、その親鉄剤の同定とともに、初めて定量化したものであることを示す。ホルンブレンドからのFeの放出速度は、バクテリアの存在しない実験ではDFAMの濃度の増加とともに非線形的に増加する。そのような速度−濃度の相関は、ホルンブレンド表面に表面錯体が形成されているとすることと矛盾はない。表面錯形成反応により、arthrobacter および streptomyceteにより作られたcatechol親鉄剤の存在する時にFeの放出が促進されることも説明されるだろう。Feの輸送に対する親鉄剤の影響は多くの土壌で重要であるだろう。』

1. Introduction
　1.1. Siderophores: a review
2. Materials and methods: hornblende case study
　2.1. Batch experiments
　2.2. Flow reactors
　2.3. Chemical analyses
3. Results and discussion
　3.1. Dissolution: batch experiments
　3.2. Dissolution: flow-through experiments
　3.3. Presence of siderophores
4. Siderophore-promoted dissolution of other minerals
　4.1. Microbe-mineral-medium ratios
　4.2. Changing solution chemistry
　4.3. Choice of medium
5. Conclusions
Acknowledgements
References