基質親和性の高い微生物を利用した低濃度温室効果ガス処理技術の開発

• Project/Area Number: 13J08488
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Civil and environmental engineering
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 松浦 哲久 国立研究開発法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,320,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 温室効果ガス / 低濃度ガス / 未培養微生物 / 次世代シークエンサー / ゲノム解析 / 16S rRNA遺伝子 / 機能遺伝子 / 高親和性微生物 / DHSリアクター

Outline of Annual Research Achievements

排水処理プロセスから低濃度の強温室効果ガス（メタン・亜酸化窒素）が発生している。低濃度ではあるが発生量が多いため、排水処理場全体からの強温室効果ガス排出の割合は高い。それにも関わらず、そのような強温室効果ガスの処理技術は未だ確立されていないのが現状である。そこで、本研究では、基質親和性の高い微生物を利用し、強温室効果ガスであるメタンを大気程度にまで分解する技術を確立させるとともに、その微生物の機能解明を行う事を目的とした。昨年度までに、低濃度メタンガスを除去するバイオリアクターを開発し、培養微生物群を含む様々な環境のメタン酸化細菌の調査を行う基盤整備を行った。本年度は、未培養メタン酸化細菌の機能解明に向けて、ゲノム解析を実施した。まず、基質親和性の高い未培養メタン酸化細菌の機能遺伝子（pmoA）に特異的なプライマーを設計し、環境サンプルから目的微生物の定量を実施した。標的が多い環境サンプルを数種選出し、NextSeqにてゲノムのシークエンス解析を行った。約50Gbのシークエンスデータを取得し、そのデータからゲノムビニングを実施した。その結果、合計65種類のゲノムを抽出した。そのうち1種のゲノムがメタン酸化細菌のクラスターに属した。さらに、既知のゲノム情報との相同性は85%以下であり、未培養系統群であることがわかった。しかし、ゲノム上に16S rRNA遺伝子、pmoA遺伝子が検出されなかった。同時に未培養メタン酸化細菌の分離・培養も実施したが、目的微生物の分離・培養には至らなかった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Draft genome sequence of Thermodesulfovibrio aggregans TGE-P1T, an obligately anaerobic, thermophilic, sulfate-reducing bacterium in the phylum Nitrospirae (2016)
  • Author(s): Norihisa Matsuura, Akiko Ohashi, Dieter M. Tourlousse, Yuji Sekiguchi
  • Journal Title: Genome Announcements Volume: 4(2) Issue: 2
  • DOI: 10.1128/genomea.00089-16
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Draft Genome Sequence of the Syntrophic Lactate-Degrading Bacterium Tepidanaerobacter syntrophicus JLT (2016)
  • Author(s): Norihisa Matsuura, Akiko Ohashi, Dieter M. Tourlousse, Yuji Sekiguchi
  • Journal Title: Genome Announcements Volume: 4(1) Issue: 1
  • DOI: 10.1128/genomea.01712-15
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Isolation and characterization of Flexilinea flocculare gen. nov., sp. nov., a filamentous anaerobe belonging to the class Anaerolineae in the bacterial phylum Chloroflexi. (2016)
  • Author(s): Liwei Sun, Mayu Toyonaga, Akiko Ohashi, Norihisa Matsuura, Dieter M. Tourlousse, Hideyuki Tamaki, Satoshi Hanada, Rodrigo Cruz, Takashi Yamaguchi, Yuji Sekiguchi
  • Journal Title: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology Volume: 66 Issue: 2 Pages: 988-996
  • DOI: 10.1099/ijsem.0.000822
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Draft Genome Sequence of Anaerolineae Strain TC1, a Novel Isolate from a Methanogenic Wastewater Treatment System (2015)
  • Author(s): Norihisa Matsuura, Dieter M. Tourlousse, Liwei Sun, Mayu Toyonaga, Kyohei Kuroda, Akiko Ohashi, Takashi Yamaguchi, Yuji Sekiguchi
  • Journal Title: Genome Announcements Volume: 3(5) Issue: 5
  • DOI: 10.1128/genomea.01104-15
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Draft Genome Sequences of Anaerolinea thermolimosa IMO-1, Bellilinea caldifistulae GOMI-1, Leptolinea tardivitalis YMTK-2, Levilinea saccharolytica KIBI-1, Longilinea arvoryzae KOME-1, Previously Described as Members of the Class Anaerolineae (Chloroflexi) (2015)
  • Author(s): Norihisa Matsuura, Dieter M. Tourlousse, Akiko Ohashi, Philip Hugenholtz, Yuji Sekiguchi
  • Journal Title: Genome Announcements Volume: 3(5) Issue: 5
  • DOI: 10.1128/genomea.00975-15
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Recovery and biological oxidation of dissolved methane in effluent from UASB treatment of municipal sewage using a two-stage closed downflow hanging sponge system (2015)
  • Author(s): Norihisa Matsuura, Masashi Hatamoto, Haruhiko Sumino, Kazuaki Syutsubo, Takashi Yamaguchi, Akiyoshi Ohashi
  • Journal Title: Journal of Environmental Management Volume: 151 Pages: 200-209
  • DOI: 10.1016/j.jenvman.2014.12.026
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Prospective Combined System of UASB and DHS Reactor for the Treatment of Domestic Wastewater in Jakarta (2014)
  • Author(s): Izarul Machdar, Norihisa Matsuura, Hiroya Kodera, Akiyoshi Ohashi
  • Journal Title: Journal of Water and Environment Technology Volume: 12 Issue: 6 Pages: 459-468
  • DOI: 10.2965/jwet.2014.459
  • NAID: 130004704327
  • ISSN: 1348-2165
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 多様なメタン酸化細菌の優占種を支配する環境因子 (2015)
  • Author(s): 新野貴大、松浦哲久、金田一智規、尾崎則篤、大橋晶良
  • Organizer: 第49回日本水環境学会年会
  • Place of Presentation: 金沢
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] Methanotrophic community in a closed DHS reactor treating a UASB effluent for oxidation of dissolved methane (2014)
  • Author(s): Norihisa Matsuura, Masashi Hatamoto, Takashi Yamaguchi, Akiyoshi Ohashi
  • Organizer: 15th International Symposium on Microbial Ecology (ISME15)
  • Place of Presentation: korea
  • Year and Date: 2014-08-24 – 2014-08-29
• [Presentation] 多様なメタン酸化細菌の優占種と環境 (2013)
  • Author(s): 新野貴大、松浦哲久、金田一智規、尾崎則篤、大橋晶良
  • Organizer: 第65回土木学会中国支部研究発表会
  • Place of Presentation: 鳥取大学(鳥取県)
  • Year and Date: 2013-05-25
• [Presentation] 環境とメタン酸化細菌の優占化 (2013)
  • Author(s): 新野貴大、松浦哲久、金田一智規、尾崎則篤、大橋晶良
  • Organizer: 第29回日本微生物生態学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学(鹿児島県)