New technology to evaluate the environmental stresses of cyanobacteria and treatment system

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02245
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 22040:Hydroengineering-related
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: Asaeda Takashi 埼玉大学, 理工学研究科, 名誉教授 (40134332)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今村 史子 日本工営株式会社中央研究所, 先端研究センター, 専門部長 (50568459) ; セナヴィラタナ ジャヤサンカ 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (70812791)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: シアノバクテリア / カビ臭 / 活性酸素 / 過酸化水素 / 環境ストレス / 光阻害 / アオコ対策 / 貯水池管理

Outline of Final Research Achievements

Under stressed condition, including high light (photoinhibition), reactive oxygen species (ROS) is generated in cyanobacteria body, deteriorates the physiological condition, and inhibits cyanobacterial blooming. Hydrogen peroxide(H2O2), a major ROS, was applied to evaluate the stress intensity of cyanobacteria, obtaining the relationships between H2O2 per cell protein content, and the intensity of different types of stresses, such as temperature, nutrient depletion, and light intensity. They elucidate that H2O2 per cell protein becomes a good indicator to show the effect of stresses; when H2O2/protein ~ 4 is the threshold to survival of cyanobacteria, the total H2O2/protein under combined stresses is obtained by the sum of the component of each stress, etc. H2O2/protein under high solar radiation is proportionate with light intensity times 2/3 power of protein content, then the mechanism of the blooming without photoinhibition under high solar radiation was elucidated.

Free Research Field

水域生態学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

藍藻は水域で毒性物質やカビ臭物質を産出するため、増殖を防止する対策が必要である。他方、藍藻は光合成で増殖するため、光強度を抑制すれば増殖を防止できると考えられ、対策が進められてきた。しかし、近年、強光ストレスの下で、藍藻体内に産出される活性酸素を利用する方がより効果的なことが明らかになった。光阻害とよばれる現象である。本研究では、ストレス下で藍藻体内に発生する代表的な活性酸素である過酸化水素の濃度と藍藻の生理特性との関係を、室内実験及び野外観測で明らかにした。この性質は他の植物にも利用可能な性質であることも示した。さらに、これを利用し、光阻害を利用して対策を進めるための定量的な条件を求めた。