2020 Fiscal Year Final Research Report
Molecular mechanism and driving system for formation of Metallogenium-like particles that are induced by oxygen depletion in hypolimnion of lakes
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17H01898
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Environmental engineering and reduction of environmental burden
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
Miyata Naoyuki 秋田県立大学, 生物資源科学部, 教授 (20285191)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古田 世子 滋賀県琵琶湖環境科学研究センター, 環境監視部門, 主任専門員 (00508476)
鈴木 徹 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (20235972)
岡野 邦宏 秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (30455927)
池谷 仁里 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 客員研究員(研究員) (30531579)
藤林 恵 九州大学, 工学研究院, 助教 (70552397)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マンガン酸化細菌 / マンガン循環 / 湖沼低酸素化 / 植物プランクトン / 細胞外ポリマー |
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| Outline of Final Research Achievements |
Filamentous manganese oxide particles, which are called Metallogenium-like particles, occur in the near-bottom layer of northern basin of Lake Biwa. In this study, we showed that extracellular polymeric substances (EPS) of phytoplankton sink to the bottom layer and can induce the particle formation. The manganese-oxidizing bacteria belonging to the genus Bosea are considered a potent candidate for the causative agent of Metallogenium-like particles. The results suggested that similarly to phytoplankton, these bacteria grow in the surface layer and sink to the bottom and then participate in the particle formation in the presence of EPS. Our data supported that the bacterial manganese oxidation is catalyzed by certain multicopper oxidase and peroxidase proteins expressed specifically under the environmental conditions.
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| Free Research Field |
環境生物工学
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
湖沼底層部の低酸素化が国内外で顕在化し、底層部の生態系や物質循環に影響を及ぼすことが危惧されている。本研究は、低酸素化によって引き起こされるメタロゲニウム粒子の生成機構を詳細に検討し、表層で発生する植物プランクトンが大きく関与する可能性を提示した。メタロゲニウム粒子生成における植物プランクトンの寄与は本研究で初めて明らかになった成果で、湖沼底層部のマンガン循環を理解する上で重要な知見である。同時に湖沼底層部の最近の質的環境の変化をとらえており、底層部環境の保全対策を進めるための一助になり得る成果である。
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