2014 Fiscal Year Annual Research Report
複合微生物系における膜の目詰まりの新奇生物学的制御
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14J03551
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
吉田 圭太朗 筑波大学, 生命環境科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | Paracoccus denitrificans |
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| Outline of Annual Research Achievements |
世界の水不足を解決する手段として廃水の再利用が注目されており、そのキーテクノロジーとして水を高度に浄化できる膜ろ過技術の利用が期待されている。膜ろ過技術による再生水は我々の生活用水のみならず、農業・工業用水など多様な用途に利用でき、世界の一部地域では既に不可欠な水資源となっている。本技術の課題は、膜の目詰まりによる水処理コストの増加であり、従来の工学的制御には限界があった。
本研究では、微生物により目詰まりの原因物質（多糖類・タンパク質）を分解することで目詰まりを抑制することを目的とする。そのために、（１）廃水処理現場から多糖類・タンパク質を分解する細菌を分離し、（２）分解細菌の廃水処理プロセスへ導入する方法を検討する。具体的には、廃水処理現場で使用実績のあるビーズに細菌を固定する。最終的に廃水膜ろ過装置へ分解細菌を導入し、膜の目詰まりの抑制効果を評価することを計画している。
当該年度は、廃水処理現場の廃水から細菌の単離を行い、今後の解析に用いる細菌株の選定を行った。その結果、Aeromonas属細菌が多く得られたが、現場へ再投入することのハードルは高いと考えられた。そこで、当研究室でこれまでに別の実廃水から単離実績があり、代謝能力に優れたParacoccus denitrificansに着目して研究を行うこととした。現在の進捗では、P. denitrificansについて細菌の活性と細胞間コミュニケーションの関連の可能性を示唆する興味深い結果が得られている。これは細胞間コミュニケーションを人工的に制御することで廃水処理場の細菌の活性を制御できる可能性を示唆している。
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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
当該年度は、実廃水中に含まれる代謝能力に優れた細菌の探索とスクリーニングを行った。実廃水から様々な細菌を分離し、代謝能力に優れた分解細菌をスクリーニングするために、廃水処理場（茨城県かすみがうら市、霞ヶ浦浄化センター）から好気、無酸素条件で処理する活性汚泥を採取し、様々な培養条件下で細菌を分離した。系統解析の結果、分離株の多くはAeromonas属細菌であることが明らかとなった。しかし、Aeromonas属細菌では病原性を有する種が複数報告されているため、廃水処理現場へ再投入することは環境汚染と安全性の観点から困難と予想された。そこで、当研究室において別の実廃水から分離実績があるParacoccus属細菌に着目することとした。Paracoccus属細菌は多様な代謝能力を持つことが報告されており(Baker et al., 1998, Microbiol. Mol. Biol. Rev.)、廃水中においても高い代謝能力を示すことが期待できる。本研究では排水中の窒素除去にも寄与することが期待できる脱窒細菌Paracoccus denitrificansに着目して研究を行うこととした。次に、P. denitrificansの活性を生物学的な因子により制御することが可能であるかを検討するため、細胞間コミュニケーションシグナル物質を添加してP. denitrificansの活性を評価した。その結果、P. denitrificansの活性は細胞間コミュニケーションにより制御される可能性を示唆する結果が得られた。現在までの研究進捗として、今後の解析に用いる細菌株の選定を行い、細菌株の活性の測定を行ったことから、計画はおおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題では、微生物により目詰まりの原因物質を分解することで目詰まりを抑制することを目的とする。今後の研究推進方策として、高い代謝能力を有するP. denitrificansを廃水処理プロセスへ導入する方法を検討する。具体的には、廃水処理現場で使用実績のあるビーズに細菌を固定する。最終的に廃水膜ろ過装置へ分解細菌を導入し、膜の目詰まりの抑制効果を評価することを計画している。
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