2017 Fiscal Year Annual Research Report
活性汚泥というブラックボックスの解剖と再構築：遺伝子発現から群中の個の挙動を見る
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17H04716
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 由也 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 (80711291)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 活性汚泥 / 微生物生態系 / メタトランスクリプトーム解析 / 捕食性細菌 / 代謝 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は100年以上水処理に利用されてきた微生物集団「活性汚泥」を研究対象に扱っている。活性汚泥は数千種以上の微生物で構成されるコミュニティであり、多様な微生物の協業による水処理メカニズムは未解明の部分が多く、その複雑性は予期せぬトラブルの原因にもなっている。本研究ではこのブラックボックス解消を目的に掲げる。はじめに活性汚泥の網羅的解析を通して系内で鍵となる微生物を選別し、次にそれらを構成員とするシンプルな人工活性汚泥を構築することで、活性汚泥の機能が成立するために本質的に必要となる条件の解明に挑む。
本年度は当初の計画通り、実廃水処理場を網羅的に解析（16S rRNA遺伝子に基づく微生物群集構造解析、メタトランスクリプトーム解析、メタボローム解析等）することにより、一般生活廃水の処理に重要な複数の微生物を明らかにすることができた。さらに、化学工場廃水を処理する実プラントの活性汚泥を解析することで、難分解性化合物の分解に重要な微生物も明らかにした。
さらに本年度は、系内で増えすぎた活性汚泥（余剰汚泥）の減容に寄与する微生物についても注目した。上述の重要微生物群を組み合わせることで廃水の処理自体は可能になると考えられるが、それら微生物が増殖と死滅を繰り返し、死菌体が系内に蓄積することで生態系が不安定化することが懸念される。そこで、生態系の恒常性を維持するために、他の微生物を食べる捕食性細菌やその近縁種を探索し、特に活性汚泥内で高い存在量や代謝活性を示す種を探索し、Gammaproteobacteria綱、Deltaproteobacteria綱、Sphingobacteriia綱等に属する複数の候補微生物を見出した。
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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
当初の研究計画通り、実廃水処理場の複数のプロセスから採取した活性汚泥について各種網羅解析を行うことができた。さらに、化学工場廃水を処理する実プラントの活性汚泥についても解析し、有用な知見を得ることができた。得られた成果についても積極的に発表を行っており、進捗状況は「おおむね順調」であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
現時点では特に実験計画についての変更はない。今後も活性汚泥の網羅的な解析を続けながら、選抜した複数種による共培養実験を進める予定である。
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