2015 Fiscal Year Annual Research Report
土壌環境のヒ素汚染に関与する微生物要因の解明と汚染リスク評価への応用
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15H02842
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
濱村 奈津子 九州大学, 理学研究院, 准教授 (50554466)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
光延 聖 静岡県立大学, 食品栄養科学部, 助教 (70537951)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ヒ素汚染 / 微生物酸化還元反応 / 微生物生態学 / 地球微生物学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
猛毒のヒ素は、世界でもっとも深刻な化学汚染物質の一つであるが、ヒ素汚染の原因の中でも微生物の関与については不明な点が多く、汚染リスクを把握する際の障害となっている。そこで本研究では、汚染土壌のヒ素汚染リスクを適切に予測し安全性の評価につなげるため、ヒ素溶出に関与する微生物要因の定量的な検出手法を開発し、環境要因の変化が引き起こすヒ素汚染プロセスを明らかにする。
当該年度は、ヒ素溶出に関与する微生物要因を定量的に検出する手法を確立するため、ヒ素汚染土壌のカラム実験系を用いて、ヒ素代謝活性と代謝遺伝子発現レベルの変動を明らかにすることを目的とした。土壌カラムの作成には鉱山跡地汚染土壌を用い、酸素供給量の変化および複合汚染暴露条件下における、土壌微生物のヒ素代謝活性と群集構造の推移におよぼす影響を調べた。酸化的条件下では継続的な3価から5価へのヒ素酸化活性が見られ、活性速度の増加にともなってヒ素酸化遺伝子の発現量およびヒ素酸化酵素の遺伝子型の多様性の増加が確認された。本実験系では、冠水時を想定した条件下においてヒ素の酸化還元反応や微生物群集構造に顕著な推移は検出されず、継続したヒ素酸化が通性嫌気性菌または 嫌気的ヒ素酸化細菌群によって行われていた可能性も示唆された。これらの結果より、ヒ素挙動に及ぼす微生物要因の同定には、酸化還元反応に寄与する代謝遺伝子発現の定量的な検出とともに、代謝機構や特異的活性速度推定に繋がる定性的な情報の必要性が示された。
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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
当該年度は、ヒ素汚染土壌のカラム実験系を用いて、ヒ素代謝活性と代謝遺伝子発現レベルの変動解析を実施した点で、計画通りの進展が見られている。酸化的状態からより嫌気的状態へと移行した土壌カラム実験の結果は、想定していたヒ素酸化還元反応の顕著な変動が検出されなかった。これは、近年の報告からAio型のヒ素酸化酵素も嫌気的環境で活性を示すこと、また新たに同定された嫌気的ヒ素酸化酵素であるArxも汚染土壌環境に分布している可能性があることから、嫌気的環境でもヒ素酸化細菌が優占的に存在する可能性が考えられる。当初の目的である環境中ヒ素挙動に及ぼす微生物要因の検出に関して当該年度に予定していた、ヒ素代謝遺伝子の定性定量的な検出方法の確立と活性挙動の測定はすでに実施できていることから、概ね順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は、土壌カラム実験で検出された主要なヒ素代謝遺伝子型を有する分離菌を取得し、遺伝子タイピングによる代謝活性特性の同定を実施する。分離株の取得後は、16S rRNA及びヒ素代謝遺伝子配列の同定による系統解析を行い、液体培養後の細胞懸濁液を用いてヒ素代謝活性速度を測定する。また、実際の環境中では、当初予定していた好気的ヒ素酸化酵素（Aio)とヒ素還元酵素(Arr)に加えて、新規の嫌気的ヒ素酸化酵素Arx群も挙動に影響していると考えられることから、嫌気的ヒ素代謝遺伝子にも対象を拡げて手法を開発する。
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