2018 Fiscal Year Research-status Report
安定同位体プローブ法と次世代シークエンスの融合で拓くレアバイオスフィアの生理生態
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16K14816
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
堀 知行 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (20509533)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 遺伝子 / 生態学 / 微生物 / 環境分析 / 環境技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、次世代シークエンスによる16S rRNA遺伝子の大規模解析からその存在が明らかになったものの実体の分かっていない「レアバイオスフィア（稀少微生物）」、とりわけ未踏の微生物分類グループ「微生物暗黒画分」の生態生理を解明するため、申請者自身が近年開発した未培養微生物群の機能同定法「超高感度安定同位体プローブ法（Stable Isotope Probing［SIP］）を自然環境中で見られる微生物群集の異なる栄養段階（好気代謝［易分解・難分解化合物の分解］、嫌気呼吸［酸化還元カップリング］）へ適用する。これにより、これまで我々の理解が及ぶことの無かったレアバイオスフィアの全貌をあぶり出すことを目指す。2018年度は、好気代謝（難分解化合物の分解）を対象として、超高感度SIPの適用により石油化学工業廃水の生物処理槽内に棲息する未知の1,4-ジオキサン分解菌を複数種同定することに成功した。さらに生物処理槽における分解菌の動態が、1,4-ジオキサンの除去率の変化と密接に関係していることを見出した。さらに1,4-ジオキサン分解菌のいくつかは、実環境中で1,4-ジオキサンだけでなく、易分解化合物（エチレングリコール等）を共代謝的に分解していることが強く示唆された。これらの成果を、超高感度SIPの環境試料への第一適用例として、微生物生態学分野のリーディングジャーナルであるISME Journalで発表した。これを基に、プレス発表、解説邦文の執筆、招待講演の実施を行った。
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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
好気代謝微生物として、活性汚泥中の系統学的に新規な1,4ジオキサン分解菌が石油化学工業廃水の安定処理に重要であることを見出した点、さらにそれらの知見を論文発表した点は着実な進捗として評価できる。その他、嫌気代謝微生物として、活性汚泥から放出される地球温暖化ガスN2Oを還元する新規細菌を既に同定しており、現在、成果発表準備中である。以上から、研究が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 |
これまでに同定してきた好気代謝および嫌気代謝に関与するレアバイオスフィア（パルミチン酸分解菌やN2O還元菌）について、論文発表を行うための追加実験・解析を行い、論文執筆作業を急ぐ。ここで、次世代シークエンスを用いるが、その試料調整、機器運転・管理、解析に関わるツールが最適化されているため、迅速なデータ取得・解析が可能である。
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| Causes of Carryover |
2018年度は、1,4-ジオキサン分解微生物の同定および年間変動に関わるデータ解析、論文執筆・発表、プレス発表、解説邦文の執筆・発表、招待講演の実施が大きなウエイトを占めた。その他にも、これまでに同定したパルミチン酸分解菌やN2O還元菌の追加試験・解析を行ったが、論文発表に足りうる全てのデータを得るには至らなかった。実験に関わる物品費や論文掲載料の支出は生じたが、人件費や旅費の支出がほとんどなかったため、繰越分予算が生じた。次年度は、パルミチン酸分解菌やN2O還元菌の課題について、追加試験の物品費や人件費に予算を支出し、論文発表のために必要なデータ取得完了を目指す。これらの研究で得られる成果を積極的に発表し、それに関わる学会参加費などを計上する。
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