線虫を用いた重金属汚染土壌のバイオレメディエーションプロセスの構築

• Project/Area Number: 17K20070
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Environmental conservation measure and related fields
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 中村 道子 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (60793007)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 倉橋 健介 大阪府立大学工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (60516821) ; 徳本 勇人 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (70405348) ; 吉原 静恵 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (20382236)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2018-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 線虫 / バイオレメディエーション / 汚染土壌

Outline of Annual Research Achievements

植物バイオマスを微生物によって分解し、増殖した微生物が重金属を吸着・吸収し、この微生物を線虫による捕食で回収することができれば、生物濃縮を利用した新たなバイオレメディエ―ション技術の構築に繋がると考えた。本研究では、嫌気発酵汚泥に重金属を添加して培養し、バイオガス生成量及び、固相への重金属の移行量を測定した。さらに、次世代シークエンサーにより、汚泥を構成する菌叢構造を解析し、最後に、線虫Caenorhabditis elegansを使用し、汚泥に投与した重金属の回収試験を行った。
除染対象の重金属として、公害の原因物質として知られるカドミウム(Cd)を用いた。嫌気発酵汚泥にでんぷんを発酵基質として加え、さらにCdを任意の濃度になるようにバイアル瓶に封入し、嫌気条件下で静置培養を行った。培養期間中のバイオガス生成量および、発酵終了汚泥の菌叢解析結果において、Cdの有無による変化が見られなかったため、汚泥がCd耐性を有しながら、嫌気発酵を良好に行っていることが明らかとなった。続いて、ICP-MSを用いて微生物による重金属吸収・吸着状態を逐次抽出法により分画化を行った。その結果、液相に投与したCdのうち約99%が微生物に吸着吸収、もしくは強固に結合しており、Cdは微生物近傍で固定化されることが明らかになった。最後に、Cdが移行した汚泥を餌として線虫を培養し、線虫が体内に吸収したCd量を測定したところ、汚泥中から8%のCdを回収できた。以上の結果から、微生物分解処理と生物濃縮を利用した新たなCd回収プロセスを構築できるのではないかと考えている。

Research Products

• [Presentation] 可溶性の食品添加物粒子による腸内細菌叢の構造変化 (2018)
  • Author(s): 新居靖崇，下田 舞，徳本勇人
  • Organizer: 日本農芸化学会2018年度大会
• [Presentation] 重金属含有バイオマスにおける微生物と線虫を用いたバイオレメディエーションプロセスの構築 (2018)
  • Author(s): 岡野凌一，濱野 樹，倉橋健介，吉原静恵，徳本勇人
  • Organizer: 日本農芸化学会2018年度大会
• [Presentation] Fe2O3ナノ粒子が腸内細菌叢に与える影響 (2017)
  • Author(s): 新居靖崇，木岡真理奈，武藤明徳，徳本勇人
  • Organizer: 第21回腸内細菌学会
• [Presentation] TiO2ナノ粒子が腸内細菌叢に与える影響 (2017)
  • Author(s): 徳本勇人，木岡真理奈，新居靖崇，武藤明徳
  • Organizer: 第21回腸内細菌学会