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廃水処理汚泥中に存在する未培養な超微小微生物の生態学的特性の解明

Research Project

Project/Area Number 21J11654
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

景政 柊蘭  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2021-04-28 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
KeywordsCPR / Patescibacteria / 廃水処理 / サイズ分画 / メタゲノム解析
Outline of Research at the Start

生物学的廃水処理メカニズムは、未培養系統群に属している微生物の存在などによりブラックボックスとなっている。特に、全容が把握されていない細菌がまとめられた系統群であるcandidate phyla radiation (CPR) に属する細菌が、廃水処理汚泥より常に検出されている。廃水処理汚泥中に存在しているほとんどのCPR細菌のポピュレーションは非常に小さいため、生態学的特性の把握のための解析が困難となっている。廃水処理汚泥をサイズ分画することでCPR細菌を濃集し、微生物群衆解析やメタゲノム解析などに適用することで、CPR細菌の生態学的特性を明らかにし、廃水処理において果たす役割を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、廃水処理汚泥中に存在している未培養系統群の生理生態学的特性を明らかにし、廃水処理における役割を解明することである。廃水処理汚泥中には未培養系統群に属する細菌で構成されているCPRに属する細菌が普遍的に存在しており、廃水処理に寄与していることが示唆されている。そのため、CPR細菌の生理生態学的特性を解明し廃水処理における役割を明らかにする必要がある。今年度は、昨年度に確立した活性汚泥中のCPR細菌の集積手法を処理条件が異なる様々な廃水処理場の活性汚泥と消化汚泥に適用し、アンプリコン解析とメタゲノム解析に供した。CPR細菌の集積手法により、解析を行った廃水汚泥中のCPR細菌を集積することに成功し、活性汚泥と消化汚泥から多様なCPR細菌が検出された。検出された多様なCPR細菌の中には、サンプル間で共通して検出されるCPR細菌が存在している反面、特定の処理条件でのみ検出されるCPR細菌も存在していた。特定の処理条件でのみ検出されるCPR細菌の中には、活性汚泥にてコア微生物である可能性があるものが含まれており、CPR細菌は廃水処理において重要な系統群の一つである可能性が示された。さらに、多様なCPR細菌のゲノムbinsを回収することにも成功した。活性汚泥中に存在するCPR細菌の中には、他者との相互作用に関わる遺伝子を持っており、共起する細菌も存在していたことから、寄生性もしくは共生性の生活様式である可能性が示された。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Towards an understanding of Candidate phyla radiation (CPR)/<i>Candidatus</i> Patescibacteria from perspectives of wastewater treatment systems2023

    • Author(s)
      黒田 恭平、成廣 隆、藤井 直樹、中島 芽梨、景政 柊蘭、中井 亮佑、佐藤 久、久保田 健吾、金田一 智規
    • Journal Title

      Japanese Society of Microbial Ecology

      Volume: 38 Issue: 1 Pages: 2-13

    • DOI

      10.20709/jsmeja.38.1_2

    • ISSN
      2424-1989
    • Year and Date
      2023-03-01
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Diversity of <i>Candidatus</i> Patescibacteria in Activated Sludge Revealed by a Size-‍Fractionation Approach2022

    • Author(s)
      Kagemasa Shuka、Kuroda Kyohei、Nakai Ryosuke、Li Yu-You、Kubota Kengo
    • Journal Title

      Microbes and Environments

      Volume: 37 Issue: 2 Pages: n/a

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME22027

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] サイズ分画とメタゲノムによる活性汚泥中のPatescibacteriaの機能解析2022

    • Author(s)
      景政 柊蘭、黒田 恭平、中井 亮佑、李 玉友、久保田 健吾
    • Organizer
      第56回日本水環境学会年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Diversity of candidate phylum Patescibacteria in activated sludge as revealed by amplicon and metagenomic analyses2022

    • Author(s)
      Kagemasa Shuka、Kuroda Kyohei、Nakai Ryosuke、Li Yu-You、Kubota Kengo
    • Organizer
      18th International Symposium on Microbial Ecology
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] サイズ分画した活性汚泥より回収したCandidatus Saccharimonadiaの機能解析2022

    • Author(s)
      景政 柊蘭、黒田 恭平、中井 亮佑、李 玉友、久保田 健吾
    • Organizer
      第25回日本水環境学会シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] サイズ分画とメタゲノムによる活性汚泥中のPatescibacteriaの機能解析2022

    • Author(s)
      〇景政柊蘭, 黒田恭平, 中井亮佑, 李玉友, 久保田健吾
    • Organizer
      第56回日本水環境学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Strategy for Metagenomic Analysis of Patescibacteria in Activated Sludge2021

    • Author(s)
      〇Shuka Kagemasa, Kyohei kuroda, Ryosuke Nakai, Yu-You Li, Kengo Kubota
    • Organizer
      The Water and Environment Technology Conference Online (WET2021-online)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Patescibacteriaの多様性と代謝特性2021

    • Author(s)
      〇景政柊蘭, 黒田恭平, 中井亮佑, 李玉友, 久保田健吾
    • Organizer
      第24回日本水環境学会シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Diversity and genomic information of Patescibacteria in activated sludge2021

    • Author(s)
      〇Shuka Kagemasa, Kyohei kuroda, Ryosuke Nakai, Yu-You Li, Kengo Kubota
    • Organizer
      The 9th International Symposium on Water Environment Systems ---with Perspective of Global Safety
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-05-27   Modified: 2024-03-26  

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