Exploring functional differentiation of anammox bacteria: actually diverse anammox

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H04241
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: Kuroiwa Megumi 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00761024)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高見 英人 東京大学, 大気海洋研究所, 特任研究員 (70359165) ; 大久保 卓 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海底資源研究開発センター, ポストドクトラル研究員 (70749275)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 窒素安定同位体 / トレーサー / anammox / メタゲノム / 機能ポテンシャル解析

Outline of Final Research Achievements

Substrate utilization characteristics were determined by nitrogen stable isotope(15N) tracing methods for anammox community enriched in up-flow anammox reactors fed with inorganic synthetic media. We added 15N-labeled substrate or intermediate and monitored gas metabolisms by GCMS. Metagenomic analysis was used to investigate changes in bacterial composition and functional potential and to infer interactions between anammox and denitrifying bacterial community. Synthesizing these results with comparative genomic analysis of anammox bacteria, we proposed that a common characteristic of anammox is its ability to produce N2- from NO and NH4+. We also showed that there is diversity in the NO2- availability or in the enzymes used and in the patterns of possession of the hao-like genes.

Free Research Field

物質動態解析

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、環境への窒素負荷は産業革命以前の2倍以上に拡大し、我々の健康や生活に対して多面的な損失を引き起こしている。anammox反応は無機態窒素を無害な窒素ガスに還元する生物反応であり、環境中における機能解明に加え、排水処理での利用が期待されている。一方、anammox細菌の、培養の困難さ・ゲノム情報の不十分さ・生理生態機能の情報不足、が障壁となっている。本研究は、独自に開発した解析手法を活用し、anammox細菌の基質利用能・共在細菌との相互作用・ゲノム情報に基づく機能ポテンシャルの知見を拡充し理解を深めるとともに、今後の関連研究におけるホットトピックを提起した。