2018 Fiscal Year Research-status Report
Control of buoyancy of algal bloom-forming blue-green alga Microcystis and its application to advanced removal
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18K04404
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
天野 佳正 千葉大学, 大学院工学研究院, 助教 (40517976)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | アオコ / ミクロキスティス / 細胞外多糖類（EPS） / カチオン / 群体形成 / 浮揚性 / 捕集除去 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請研究は，アオコの代表種であるミクロキスティスが有する浮揚性を利用した新規アオコ捕集除去プロセスの開発を目的とするものである。
2018年の夏季に千波湖（茨城県）にて発生したミクロキスティスを主とするアオコを定期的に採取し，塩化ナトリウム溶液およびエチレンジアミン四酢酸-水酸化ナトリウム混合溶液を用いた抽出法を用いて，それぞれ結合性（tightly-bound extracellular polysaccharides; TB-EPS）および混合細胞外多糖類（mixed-EPS; MX-EPS）を抽出し，粉末試料として回収することに成功した。EPSに含有する成分を調べるため，各EPS水溶液中の栄養塩，糖類（単糖類・全糖）および金属イオン濃度を調べたところ，分析した全ての項目においてTB-EPSのほうがMX-EPSよりも高いことがわかった。特に，TB-EPSおよびMX-EPSのガラクツロン酸（それぞれ3.55および55.8 mg/L），ガラクトース（0および12.9 mg/L）およびグルコース（4.8および120 mg/L）において顕著な差異が認められた。また，それぞれのEPSとカチオン（Ca(II)およびMg(II)）濃度を調整した培養液にてミクロキスティス継代培養株を培養したところ，ミクロキスティスの群体形成が確認され，また群体サイズの拡大に伴い浮揚性が高まることを見い出した。
以上のように，ミクロキスティスの有する浮揚性を利用したアオコ捕集除去プロセスの開発を行った。今後は，EPS成分，化学組成および物性について詳細に調べ，いずれの因子がミクロキスティスの群体形成と浮揚性に影響を及ぼすのか調査するとともに，ミクロキスティスの増殖に影響を及ぼす光や温度，栄養塩濃度といった培養条件についての検討も加え，より効率的にアオコを捕集できる技術開発を行う予定である。
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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
本研究では，ミクロキスティスの浮揚性を利用したアオコ捕集除去手法の確立を目指している。これまでのところ，（1）アオコ（ミクロキスティス）からの各種EPSの抽出・単離に成功し，（2）各種EPSの成分分析，（3）ミクロキスティスの浮揚性と各種EPS・カチオン濃度との関係，について検討を進め，それぞれにおいて新たな知見を得ている。
実験に供したミクロキスティスについて，当初の実験計画では継代培養株のみを用いて実験を遂行する予定であったが，実際のアオコ（ミクロキスティス野生株）についても同様の実験を行ったところ，群体形態と浮揚性を制御できることが明らかになった。これらの結果は，本研究におけるアオコ捕集除去手法が実湖沼でも適用可能であることを示唆している。
以上の研究成果については，国内外の学術論文や学会発表を通じて広く社会に情報発信した。また，昨年度は当研究室の2名の大学院生（修士課程）を共同研究先のテネシー工科大学（米国）に派遣し，実験データの補填や情報収集等，研究の推進を図った。これらのことから，本研究の達成度は一定以上のレベルに達しているものと思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続き，主に（1）各種EPSの化学的性質・物性評価，（2）種々のEPSおよびカチオン濃度条件でのミクロキスティスの群体サイズと浮揚性の制御，を試みる。（1）については，表面官能基や粘度測定などを行う予定であり，これらの結果と成分分析結果に基づき，いずれの因子がミクロキスティスの群体サイズの拡大と浮揚性に強く影響を及ぼしているか明らかにする。また（2）に関して，ミクロキスティスの群体サイズの拡大と浮揚性の促進には，増殖活性に影響を及ぼす光や温度，培養液中の栄養濃度条件も重要なパラメータとなるため，これらの影響についての検討も行う計画である。
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