2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of innovative diagnosis against microbiologically influenced metal corrosion
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17H04719
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
若井 暁 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 特命准教授 (50545225)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 微生物腐食 / 微生物群集構造 / 金属 / 次世代シーケンス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、既知・未知微生物の腐食能を調査しデータベース化し、遺伝子マーカーを特定することで、微生物腐食に対する革新的な診断技術を開発することである。本課題では、カルチャーコレクション株の入手可能な基準株を網羅する形で腐食試験を行い、同時に環境サンプルを用いて未分離株の腐食能の調査を進めている。平成30年度は二年度目ということもあり、比較的培養が難しい微生物株を対象として培養および腐食能調査を実施した。実環境サンプルとしては、新たに二件、腐食発生環境のサンプルを入手し、腐食再現試験及び微生物群集構造解析を実施した。
(1)カルチャーコレクション株に対する金属腐食能試験：本研究項目では、既知微生物に対する網羅的な腐食能の調査を目的としている。微生物カルチャーコレクションとして理化学研究所バイオリソースセンターJCM株に対して、培養、腐食能試験を実施した。前年度よりも比較的培養が困難な、嫌気性好熱菌や複雑な無機塩培地等が必要なものをメインに150株試験した。比較的培養が難しい菌株を対象としたことで検体数を増やすことが出来ず、検討した株の中には検討条件下で腐食を誘導するものはなかった。
(2)環境サンプルを用いた腐食再現試験と微生物群集構造解析：本研究項目の目的は、既知微生物である基準株中に存在しない未分離微生物による金属腐食能を調査することで、腐食能を有する微生物の取りこぼしを回避することである。昨年度入手した化学工場からのサンプルに加えて、ステンレス鋼を使用した環境での腐食に関するサンプルを入手するに至り、新規に腐食再現試験および微生物群集構造解析を実施した。嫌気条件だけでなく微好気条件等を検討することで再現試験の条件を拡張することに成功した。また、昨年度の環境サンプルを用いて、腐食を加速する新しい微生物の組み合わせを見出だした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成30年度は(1)カルチャーコレクション株に対する金属腐食能試験（つづき）と(3) 腐食再現試験液からの腐食性菌の分離および腐食能の評価を実施する予定としていた。
(1)カルチャーコレクション株に対する金属腐食能試験：前年度と同数以上の菌株の検討を予定していたが、培地成分が複雑であったり、ファシリティの問題で、検討する菌株数を増やすことが出来なかった。そのような条件でも、これまで検討されたことがない150株について腐食能をしっかりと評価できたことは一定の評価に値すると考えている。実際には、検討した中から腐食能が強い微生物を見出すことが出来なかったが、裏を返せば検討した条件では少なくとも腐食に積極的に影響しないというデータが取れたということになる。また、検討を重ねる過程で、微生物による腐食ではないが、微好気条件と特定の培地の組み合わせが成立すると劇的に腐食が加速される現象を発見した。このような条件の洗い出しは、正確に微生物による腐食を判断するために非常に重要である。すなわち、擬陽性として微生物腐食能を判断してしまわないためのレファレンスデータとなりうるということである。
(3) 腐食再現試験液からの腐食性菌の分離および腐食能の評価：昨年度入手したサンプルを用いた培養試験において加速的な腐食とその腐食を誘導する特定微生物の組み合わせの推定に成功した。この組み合わせはこれまでに報告がなく、従属栄養性の硫酸塩還元細菌と嫌気的に有機物を分解する微生物の組み合わせで起こっていることが判った。現在、この培養物を用いて集積培養を継続している。また、平成30年度中に入手したサンプルについても培養試験と群集構造解析等を引き続き行っている。腐食菌の遺伝子を検出技術とは別に、腐食性と非腐食性の微生物群集構造データを大量に蓄積することで群集構造情報からリスク評価する方法についても検討を開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究開始時の平成31年度の計画として、(1)カルチャーコレクション株に対する金属腐食能試験と(4)腐食性菌の情報に基づく遺伝子マーカーの探索を予定しており、計画通りこれらの項目を実施する。また、(2)と(3)についても、引き続き実施する。
(1)カルチャーコレクション株に対する金属腐食能試験：これまでに約400株の培養試験が終了しているが、これまでに腐食の誘導は一菌株でしか見つかっていない。そこで、なるべく多くの菌株を検討することや既知の腐食菌の近縁種を検討することで腐食菌のヒット率を上げる戦略を取り入れる。共通の培地で培養が可能な微生物を標的として600株を検討する。
(2)環境サンプルを用いた腐食再現試験と微生物群集構造解析：新たにサンプルが入手できた場合は、新規腐食菌のリソースとなる可能性から検討を実施する。
(3)腐食再現試験液からの腐食性菌の分離および腐食能の評価：前年度までの集積培養物から、純粋分離を引き続き検討する。
(4)腐食性菌の情報に基づく遺伝子マーカーの探索：現時点では、新規腐食原因菌の情報が集まってきていないので腐食原因微生物に共通する遺伝子を同定することが難しい。従って、これまでに腐食能が同定されている微生物については少なくとも16S rRNA遺伝子もしくはハウスキーピング遺伝子を標的として特異的に検出するPCRプライマーを設計する。また、これとは別に、これまでに蓄積した腐食サンプルおよび非腐食サンプルの微生物群集構造データに基づき、特定の遺伝子の検出から腐食のリスクを判定するのではなく、群集構造レベルで腐食リスク評価を実施する戦略も取り入れる。具体的には、現在までに300サンプル以上の微生物群集構造データが手元に蓄積されており、これらのデータを用いて統計解析により腐食性微生物群集のクラスター化について検討する。
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