リン脂質由来脂肪酸

• 飽和脂肪酸（SAFA）
  • 15:0（ペンタデカン酸） –細菌
  • その他の直鎖脂肪酸（例： 16:0、パルミチン酸） –原核生物および真核生物
  • イソ分岐鎖（例：17:0イソ、15-メチルパルミチン酸） –グラム陽性細菌
  • アンテイソ分岐型（例：17:0アンテイソ、14-メチルパルミチン酸） – グラム陽性菌
  • 10-メチル分岐（例： 19:0 10-メチル、ツベルクロステアリン酸） –放線菌
• 一価不飽和脂肪酸（MUFA）
  • 16:1 ω5c（11-ヘキサデセン酸） –アーバスキュラー菌根菌（AMF）、菌糸（AMF胞子はNLFA分析による中性脂質画分中に見られる）
  • オメガ5および7位（例： 16:1 ω7c、パルミトレイン酸） –グラム陰性菌
  • 16:1 ω8c（8-ヘキサデセン酸） –メタン酸化細菌I型
  • 18:1 ω8c（10-オクタデセン酸） –メタン酸化細菌II型
  • オメガ9位（例：16:1 ω9c、シス-7-パルミトレイン酸） – 真菌およびグラム陽性細菌
• 多価不飽和脂肪酸（PUFA）
  • 18:2 ω6c（リノール酸） – 真菌
  • 20:2 ω6c、20:3 ω6c、20:4 ω6c –原生動物
  • その他の多価不飽和脂肪酸 –真核生物
• シクロプロパン脂肪酸（例： 19:0 シクロω7c） – グラム陰性菌
• ジメチルアセタール（例： 16:0 DMA、ヘキサデカナールジメチルアセタール） –嫌気性細菌

生きた土壌微生物群集の初期の研究は、主に土壌中の細菌や真菌を培養する試みに基づいていた。しかし、多くの生物の培養が困難であること、生物の成長速度が異なること、および必要な労力のため、これは満足のいくものではなかった。1965年の論文では、微生物群集のバイオマーカーとして生物が産生する分子を使用することが提案された。^{[ 5 ]}その後の20年間で、ガスクロマトグラフ（GC）とGC装置用の溶融シリカキャピラリーカラムの開発が急速に進歩し、脂肪酸メチルエステル（FAME）を含む生物学的材料のより良い分析が可能になった。PLFA分析は、「特徴的な」脂肪酸を使用することで、微生物群集の構造と活動を調べるために使用できる。^{[ 6 ]}基本的な概念は、リン脂質含有量は生物を表し、これらの化合物は好気性混合群集で急速に分解されるため、グラム陰性細菌のリポ多糖類などの中性脂質成分の一部はサンプリング時に生きている生物を反映していないということです。

土壌、水サンプルなどでサンプル採取方法は異なりますが、抽出・誘導体化は一般的に土壌微生物群集に関する記事の以下のプロトコルと同様です。^{[ 7 ]}乾燥土壌サンプルからクロロホルム-メタノール-リン酸緩衝液混合物を用いて脂質を抽出しました。抽出は短時間の超音波処理の後、2時間振とうし、遠心分離して土壌物質を沈殿させました。土壌上の液体にクロロホルムと水を追加し、脂質を含むクロロホルムを緩衝液/メタノール相から分離しました。脂質は固相抽出カラムで分画し、中性脂質、遊離脂肪酸、その他の物質を除去し、リン脂質相を乾燥させた後、脂肪酸メチルエステル（FAME）^{[ 7 ]}を形成するためのエステル化を行い、分析に適した状態にしました。

脂肪酸メチルエステル（FAME）のガスクロマトグラフィー（GC）分析は、土壌中のPLFAの分析に最適な方法です。GCは、質量分析検出器（MSD）またはフレームイオン化検出器（FID）のいずれかと接続されています。GC -MSシステムは購入と維持に費用がかかり、操作にはかなりのスキルが必要であり、通常は定性分析のみに使用されます。GC-FIDシステムを使用した脂肪酸の同定は、通常、FAMEの定性分析と定量分析の両方に使用され、通常は、購入したFAME標準と比較した未知の脂肪酸化合物の保持時間に依存します。FAMEを再現性よく命名および定量する市販の脂肪酸ベースの微生物同定システム（GC-FIDを使用）は、PLFA分析に広く採用されています。^{[ 8 ]}

多くの高付加価値野菜作物は、化学成分と土壌微生物叢の両方について土壌検査を行うことを容​​易に正当化します。 ^{[ 16 ]}慣行農業、低投入農業、有機農業システムでは、土壌微生物群集が湿潤/乾燥サイクルに迅速に反応し、細菌シクロプロピル脂肪酸の増加がストレス期間の検出に役立つことが示されました。^{[ 17 ]}バチルス・チューリンゲンシスエンドトキシンを発現する遺伝子組み換えトウモロコシ（トウモロコシ）の系統は、PLFA分析で非遺伝子組み換え同質遺伝子系統と比較した場合、土壌微生物群集への影響が小さいことがわかりました。^{[ 7 ]}成功した外来侵入植物種は、土壌の微生物群集に大きな影響を与える可能性があり^{[ 18 ]}、おそらくそれによって競争力が向上します。耕起、除草、除草剤の使用などの草地回復慣行は、表層土壌の微生物群集に影響を与えましたが、下層土壌の微生物叢には非常に小さな変化しかなく、4年間の回復後には群集は未処理の区画と非常によく似ていました。^{[ 19 ]}

バイオレメディエーションは、ディーゼル燃料[ ^{20 ] 、}原油[21]、爆発物[22]、オリーブ油搾油廃棄物[23]、ペンタクロロフェノール[24]、コールタール[25]、PCB[26]で汚染された場所の土壌^{微生物のPLFA}分析^を使用して^研究されて^きました。^{重金属がアーバス}キュラー^{菌類[ 27} ]と^{細菌[ 9 ]}のPLFAに及ぼす影響、^多環芳香族炭化水素が水田細菌に及ぼす影響^{[ 28 ]}、塩化メチレンが細菌に及ぼす影響^{[ 29 ]に関する報告があります。}

植物プランクトン（真核藻類）は、海洋や淡水域の太陽光が当たる層に生息する微細な光合成植物です。複雑な炭素化合物の主要な供給源として、水生食物網にとって不可欠です。植物プランクトンは、エイコサペンタエン酸（EPA、20:5 w3c）を含む多価不飽和脂肪酸（PUFA）を相当量生成し、微細藻類は魚油中のオメガ3脂肪酸の起源となっています。 ^{[ 30 ]}藻類の多様な分類群は、温度、塩分、日光、栄養利用可能性などの環境条件に応じて存在量が異なります。PLFAバイオマーカー組成は、いくつかの海洋環境における主要グループの存在量を決定するのに有効であることがわかっています。^{[ 31 ]}貯水池の堆積物の研究では、コミュニティのPUFA含有量が全微小真核PLFAの約50%を占めると仮定されました。 ^{[ 32 ]}また、「オメガ3脂肪酸とオメガ6脂肪酸の比率は、微小真核生物群集の光合成生物と従属栄養生物の相対的な寄与を表している」と想定されていた。^{[ 32 ]}

土壌中の微生物の多様性がかなり大きいのとは対照的に、海流によって運ばれ藻類の分泌物にさらされる自由生活微生物は、比較的少数の種からなる少数の主要な微生物群で世界的に分布している。^{[ 33 ]}河床堆積物では、森林環境と河川の地理的位置に関連した微生物群集構造（PLFAで測定）の変動が見られ、その変動の多くは藻類バイオマーカー脂肪酸18:3 w3の使用によって決定された。^{[ 34 ]} PLFA分析により、淡水貯水池の堆積微生物群集においてかなりの空間的および季節的変動が決定された。^{[ 32 ]}

針葉樹林は、農業用肥料ではなく土壌中の利用可能な栄養素に依存しているため、共生菌根菌によって日常的にコロニー形成されます。森林内の菌根は、外生菌根菌（EMF）および/またはアーバスキュラー菌根菌（AMF）である可能性があります。^{[ 35 ]}土壌中の総PLFAの量は、土壌中の菌類の総量（AMFを除く）の推定値を提供します。AMFは、PLFA中の16:1 w5c脂肪酸の量によって推定できます。^{[ 35 ]}ダグラスファーの森林では、[飽和、一価不飽和、および（シクロ17:0 + シクロ19:0）/（16:1 w7c + 18:1 w7c）]のPLFA比の増加によって水分ストレスが示されました。^{[ 36 ]}土壌pH値が低い北方林ではEM PLFAが高く、土壌のpHを上げると細菌PLFAが増加しました。^{[ 37 ]}樹木の根を通して光合成産物が導入されることは、土壌微生物叢にとって主要な炭素源であり、真菌および細菌群集の構成に影響を与える。^{[ 38 ]}樹木の根のない森林地帯は、樹木の根のある地域よりも真菌バイオマーカーが少なく、放線菌バイオマーカーが多かった。^{[ 39 ]}オークの森林に窒素肥料を加えると、土壌微生物叢の外生菌根菌の含有量が減少した。^{[ 40 ]}

有機物の堆肥化は、湿潤で自己発熱する好気性条件下での異種有機物の微生物分解です。最初は中温性微生物の活動により温度が急速に上昇し、その後、好熱性微生物が分解プロセスを支配し、冷却期間を経て再び中温性細菌が優勢になります。細菌の同定用に開発された市販のFAME抽出プロトコル、穏やかなアルカリ性メタノリシスプロトコル、およびPLFA抽出/誘導体化の有効性を比較しました。^{[ 41 ]} PLFAプロトコルはコミュニティ遷移に関する最も詳細な情報を提供しましたが、他の2つのプロトコルははるかに単純で、堆肥中の微生物FAMEプロファイルの分析に適しているように見えました。^{[ 41 ]}

活性汚泥法は、廃水処理に最も広く用いられている方法です。活性汚泥プロセスでは、有機汚染物質の安定した除去効率のために複雑な微生物群集が必要です。PLFA分析は、活性汚泥反応槽の微生物群集構成、優勢な微生物群、およびそのようなシステムの効率を監視するために使用できます。^{[ 42 ] [ 43 ]}

高山地帯の土壌微生物群集の構成は、他の植物群集と比較してあまり知られていない。微生物群集PLFAは、その構成と土壌N利用可能性、N無機化、硝化ポテンシャルとの関係によって特徴づけられる。^{[ 44 ]}