| Project/Area Number |
23KJ1642
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
藤井 直樹 広島大学, 先進理工系科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2025: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2024: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 微生物ダークマター / Patescibacteria / 活性汚泥 / FISH法 |
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| Outline of Research at the Start |
活性汚泥法は100年以上の実績がある排水処理方式であるが、処理を担う微生物のほとんどは単離されておらず正確な種類、代謝機能は未解明のままである。これらの微生物は、宇宙に存在する正体不明の暗黒物質（ダークマター）になぞらえて微生物ダークマターと呼ばれている。その中でも、門レベルの系統分類群を構成するPatescibacteriaが、下水処理場の活性汚泥内に高頻度で存在することが判明している。より正確にPatescibacteriaの活性汚泥への寄与を解明するために、集積培養や単離によってその微生物学的特徴を明らかにすることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
Patescibacteriaのうち活性汚泥から頻繁に検出されるSaccharimonadia（旧TM7またはSaccharibacteria）、Paceibacteria（旧OD1またはParcubacteria）、Gracilibacteria（旧GN02/BD1-5）を対象に、考案した分離培養戦略に基づき、3年間で上記3グループの細菌の集積培養系の確立および分離培養することを目的としている。具体的には、（１）FISH法による可視化技術の確立、（２）Patescibacteriaの宿主となる微生物の特定、（３）微生物保持リアクターによる集積培養系の確立、（４）Patescibacteriaと宿主の２者のみの共培養系の確立の４ステップで研究を行う。
2023年度は活性汚泥フロック及び、活性汚泥上澄みの分画サンプルをもとにメタゲノム解析を行い、138個のPatescibacteriaのMetagenome Assembled Genomes (MAGs)を得た。それらのMAGsから得た16S rRNA遺伝子をもとに、Gracilibacteria、Paceibacteriaを可視化するプローブを作成することに成功した。また、当初のターゲットではないが、同じくPatescibacteriaに属するMicrogenomatiaを可視化するプローブを作成することにも成功した。
さらに、GracilibacteriaはZoogloea属に属する細菌と近接して存在していることを複数のプローブを用いたFISH観察により特定した。FISH画像を用いた輝度値の定量とメタゲノム解析の結果をもとにGracilibacteriaはZoogloea属に属する細菌と寄生的な関係を構築していることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
活性汚泥フロック内に存在するPatescibacteriaを可視化するプローブを複数個作成することに成功した。
また、ZoogloeaがGracilibacteriaの宿主である可能性が高いことを、FISHおよびメタゲノム解析の結果から推測することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は、ZoogloeaとGracilibacteriaが高割合で存在する集積培養系の確立を試みる。
Zoogloeaの純菌と活性汚泥から分画したサンプルをもとに、GracilibacteriaとZoogloeaの培養実験を進める。
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