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2017 Fiscal Year Annual Research Report

新規培養戦略による好気性亜酸化窒素還元細菌の獲得-低負荷型排水処理技術の確立

Research Project

Project/Area Number 16J08601
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

末永 俊和  東京農工大学, 大学院工学府, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Keywords生物的脱窒反応 / 亜酸化窒素還元反応 / 動力学的解析 / 包括固定化ゲル
Outline of Annual Research Achievements

亜酸化窒素(N2O)は微生物反応により還元され窒素に無害化されるが、その反応は酸素の存在により阻害されることが報告されている。本研究が目標とする、好気的なN2O還元反応を担う細菌種が存在を確認するため、昨年度獲得されたN2O還元細菌を用いて還元活性に酸素の存在が与える影響を解明した。また、本研究を通して、好気的N2O還元反応の定義、並びに定量的評価手法の確立にも注力した。
生理活性の未解明な点の多いnosZ clade II typeのN2O還元細菌として、本研究で獲得されているAzospira sp. strain I13, I09の2株と、一般的な脱窒細菌であるPsudomonas stutzeriとParacoccus denitrificans(clade I type)を用い、N2O還元活性試験を行った。微小電極を用いた呼吸活性試験の結果、4株中Azospira sp. strain I09のみにおいて酸素が100 µM程度存在する環境下でもN2O還元活性が発現していることが分かった。一方でその活性は嫌気条件下で見られる最大N2O還元活性の10%程度であり、好気条件下で発現したとしても阻害の影響が強いことが明らかとなった。
排水処理施設へのN2O還元細菌の適用を見据え、N2O還元細菌の包括固定化ゲル担体のコンセプトの実証と、ゲルに包括固定化することによる活性への影響を検証した。アルギン酸ゲルにAzospira sp strain I13のN2O還元細菌を包括固定化することで、O2が存在する条件下でもN2O還元反応が確認された。これらの研究成果は、今後の排水処理システムからのN2O放出抑制技術において発想の転換になるとともに、N2O還元細菌を用いた実規模の排水処理システムからのN2O削減への挑戦といった展開が期待される。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Immobilization of Azospira sp. strain I13 by gel entrapment for mitigation of N 2 O from biological wastewater treatment plants: Biokinetic characterization and modeling2018

    • Author(s)
      Suenaga Toshikazu、Aoyagi Ryo、Sakamoto Nozomi、Riya Shohei、Ohashi Hidenori、Hosomi Masaaki、Tokuyama Hideaki、Terada Akihiko
    • Journal Title

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      Volume: 印刷中 Pages: -

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2018.02.014

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Biokinetic Characterization and Activities of N2O-Reducing Bacteria in Response to Various Oxygen Levels2018

    • Author(s)
      Suenaga Toshikazu、Riya Shohei、Hosomi Masaaki、Terada Akihiko
    • Journal Title

      Frontiers in Microbiology

      Volume: 9 Pages: 697

    • DOI

      https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00697

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Draft genome sequence of Azospira sp. strain I13, a nitrous oxide-reducing bacterium harboring clade II type nosZ2018

    • Author(s)
      Suenaga Toshikazu, Aoyagi Tomo, Hosom, Masaaki, Hor, Tomoyuki, Terada Akihiko
    • Journal Title

      Genome Announcements

      Volume: 印刷中 Pages: -

    • DOI

      https://doi.org/10.1128/genomeA.00414-18

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 亜酸化窒素還元細菌の排水処理システムへの適用による温室効果削減:包括固定化ゲルの効果2018

    • Author(s)
      末永俊和, 青柳諒, 坂本望, 大橋秀伯, 利谷翔平, 徳山英昭, 細見正明, 寺田昭彦
    • Organizer
      第83会 化学工学会年会
  • [Presentation] 排水処理施設に生息する高活性なN2O還元細菌の獲得とN2O削減手法への応用に向けた活性評価2017

    • Author(s)
      末永俊和, 堀知行, 細見正明, 寺田昭彦
    • Organizer
      第20回水環境学会シンポジウム
  • [Presentation] 排水処理施設由来のN2O放出抑制技術の開発にむけたN2Oを還元する細菌の生理学的特性の解明2017

    • Author(s)
      末永俊和, 坂本望, 中川洋祐, 堀知行, 利谷翔平, 細見正明, 寺田昭彦
    • Organizer
      環境微生物系学会合同大会2017
  • [Presentation] Oxygen inhibitory effect to activity of N2O-reducting bacteria varies at species level: Biokinetic analysis2017

    • Author(s)
      Suenaga Toshikazu, Hori Tomoyuki, Hosomi Masaaki, Terada Akihiko
    • Organizer
      5th International Conference on Nitrification (and Related Processes)
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-12-17  

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