近赤外線を利用する光合成アンモニア酸化微生物の獲得と革新的排水処理プロセスの構築

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K18884
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 金田一 智規 広島大学, 工学研究科, 助教 (10379901)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2021-03-31
• Keywords: アナモックス / 光合成

Outline of Annual Research Achievements

近赤外線を利用する光合成アンモニア酸化微生物の集積培養を行うためには、750-800 nmの最大吸収波長を持つバクテリオクロロフィルを有する微生物のみ優占化させる必要がある。したがって、通常のクロロフィル（最大吸収波長680-700 nm）を照射しないようにする工夫が必要である。今年度は昨年度選定した700nm以下の波長をカットできるロングパスフィルターおよびハロゲン光源を用いた上向流カラムリアクターを構築し、不織布を微生物担体とした集積培養を開始した。用いたバイオマスは都市下水処理場の活性汚泥と研究室内で集積培養されているアナモックス細菌群集を用いた。無機合成培地はアナモックス細菌の集積培養で実績のある基質から亜硝酸を添加しない組成とした。約70日間培養を行い、光が照射された不織布部分が茶色から薄緑に変化したため、カラムリアクター内と不織布表面のバイオマスを採取し、DNA抽出を行い、次世代シーケンサーによる微生物叢解析を行った。その結果、光の照射により緑変したバイオマスでは通常のクロロフィルを持つシアノバクテリアが40-50％を占める結果となり、本研究で目的するバクテリオクロロフィルを持つ微生物の培養はできていないと考えられたが、植種源には存在しなかった微生物が増殖していることも確認できた、さらに、カラムリアクターの窒素収支からわずかながら窒素除去が行われており、本研究で目的とする微生物がわずかに存在する可能性も示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の予定通りの装置および方法にて培養を開始することができ、次世代シーケンサーによって目的微生物の増殖の有無を確認することはできた。

Strategy for Future Research Activity

今年度の集積培養系で増えたシアノバクテリアは活性汚泥由来の可能性もあるため、アナモックス集積培養系のバイオマスを用いた培養を開始している。数ヶ月培養を実施し、バイオマスの色に変化が見られた場合は、一部を採取し、次世代シーケンサーによる微生物叢解析を行う予定である。また、700nmのカットフィルターでは通常のクロロフィルの吸収波長に一部重なるため、750nm以下の波長をカットできるロングパスフィルターを特注する予定である。

Causes of Carryover

当該助成金が生じた理由は、初年度に発注したロングパスフィルターが特注であったことに加え、広島地区の豪雨災害の関係で納期が大幅に遅れたことによって、培養実験の開始日が当初の計画より遅れたためである。
翌年度分として請求した助成金と合わせた使用計画については、750nm以下の波長をカットできるロングパスフィルターを発注済みのため、フィルターを交換ののち、集積培養を行うとともに、集積された微生物の特定のために菌相解析を行う予定である。