2019 Fiscal Year Research-status Report
Construction of novel bio-augmentation technology using pollutants degrading chemotactic bacteria
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18K11692
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
荷方 稔之 宇都宮大学, 工学部, 助教 (30272222)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 1,4-ジオキサン / ビスフェノールA / バイオオーグメンテーション / ビスフェノールA分解細菌 / 16S rRNA遺伝子アンプリコン解析 / 磁化活性汚泥法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物学的浄化法の中でもバイオオーグメンテーションと呼ばれる浄化法では，汚染物質を分解する細菌を分離する必要がある。そこで本研究では、汚染物質の分解と細菌自らが集積する能力を合わせ持つ、「汚染物質分解走性細菌」の効率的な分離技術の確立を目指す。令和元年度は、難分解性物質のモデルとして1,4-ジオキサンを用い、磁気を用いて固液分離を行う磁化活性汚泥法による効率的な汚泥の馴養と1,4-ジオキサン資化性細菌の分離を行った。
1,4-ジオキサン及びグルコースを主な炭素源とする人工排水を用いて流入負荷400mg-C/dayにて活性汚泥を培養したところ，汚泥が徐々に減少したため，運転77日目以降に流入負荷を800mg-C/dayに増やしたところ運転147日にMLVSSが3700mg/Lまで増加した。CODCr除去率は93％に達した。
そこで次世代シーケンサーによる16S rRNA遺伝子アンプリコン解析を行ったところ、Sphaerotilus属（培養32日目）やPseudomonas属（培養50日目），Flavobacterium属（培養50日目）細菌が優占していた。このうちFlavobacterium属細菌はすでに1,4-ジオキサンの分解細菌が報告されており，本研究における馴化汚泥中にも1,4-ジオキサン分解細菌の存在が示唆された。そこで1,4-ジオキサンを唯一の炭素源とする人工排水寒天培地に馴化汚泥を塗布したところ，形状の異なる複数のコロニーが認められた。
一方でH30年度に単離したビスフェノールA（BPA）分解細菌の分解特性を検討し，BPA除去率73％を示すNovosphingobium lindaniclasticumの同定に成功した。本細菌の運動性は確認されなかったが，BPAの除去において未だ報告例のない細菌であり，より詳細な分解特性の解明が期待できる。
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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
令和元年度の本研究課題の当初の目的は、単離した汚染物質分解走性細菌の分解特性および走性特性の検討である。H30年度の成果として，ビスフェノールA（BPA）馴化汚泥からBPA分解細菌の分離に成功したため，本細菌についてのBPA分解特性について検討し，さらに分離細菌の同定を行うことでBPA分解の報告例がない新規分解細菌であることが明らかとなった。以上から，BPA分解に関する特性については基礎的知見が得られつつある一方で，細胞内のBPA分解に関する代謝経路等についての詳細な解析について今後行う必要がある。また，分解細菌の汚染物質に対する走性については，BPA馴化汚泥から単離された9種の細菌のうち，1株に運動性が観察されたため，走化性を測定したところBPAに対する走性を示さなかったことから，今後は馴化汚泥を構成する細菌が混在する懸濁液からBPA走性細菌を直接単離する手法を検討する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
H30, R1年度におけるビスフェノールA（BPA）および1,4-ジオキサンをモデル汚染物質とした磁化活性汚泥法による馴養において，汚染物質の分解細菌の単離については概ね成功している。これは磁化活性汚泥法における固液分離効率が著しく高いために，自己消化による非分解細菌の淘汰と資化性細菌の増殖がバランスし，結果的に資化性細菌の優占化が起こりやすい環境が実現している可能性が考えられる。その一方で汚泥内フロックに存在する細菌は運動性が必ずしも生存に必須ではないため，分離細菌のうち運動性を有する細菌の割合は低いことが推測される。そこで，今後は汚泥内細菌を懸濁した複数種の細菌が混在する系を用いて，直接汚染物質に対する走性細菌を単離する手法の構築について検討する。
さらに，磁化活性汚泥法と標準活性汚泥法による分解細菌の優占化について比較することにより，汚染物質分解細菌の効率的な濃縮ユニットとしての磁化活性汚泥法の有用性についても検討する。
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| Causes of Carryover |
馴化汚泥から分離したビスフェノールA1,4-ジオキサン分解細菌の汚染物質に対する走性の解析を行う予定であったが，運動性を有する分解細菌はいずれも走化性を示さなかったため，以降の走化性測定に要する試薬，消耗品等が使用されなかったことで次年度使用額が生じた。
また令和2年3月16～18日に岩手大学にて開催予定の第54回日本水環境学会年会において，発表要旨が受理された後，新型コロナウィルスによる自粛のため，年会の開催が中止となったことに伴い，予定していた旅費の支払いが行われなかったため，次年度使用額が生じた。
これらを踏まえて次年度では走化性測定に使用するガラスキャピラリーや懸濁用緩衝剤等の試薬や消耗品を購入し，汚泥懸濁液からの走性細菌の直接的な分離技術の構築を試みる。さらに，学会発表の成果について論文発表を行うための投稿費用に充てる。
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Research Products
(4 results)
