2021 Fiscal Year Annual Research Report
鉱山廃棄物の持続的な安定化に向けた有害金属の微生物ー鉱物相互作用の解明
| Project/Area Number |
19H04302
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
濱村 奈津子 九州大学, 理学研究院, 教授 (50554466)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
光延 聖 愛媛大学, 農学研究科, 准教授 (70537951)
鹿島 裕之 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム), 研究員 (70780914)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 微生物金属代謝 / ヒ素 / アンチモン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、有害金属動態プロセスのモデル化と安定化技術への応用を目指し、鉱山廃棄物の安定性及び有害金属挙動に影響する微生物-鉱物相互作用の解明を目的としている。当該年度は、鉱山廃棄物の安定性および有害元素挙動における微生物-鉱物相互作用の影響を明らかにするために、以下の２項目を実施した。１）有害金属の固体化・安定化に関与する微生物の分離培養と代謝機構の同定、２）固体・不溶性の有害金属代謝に関与する微生物機構の電気化学培養による同定。
上記１）では、有害金属の固体化を触媒する微生物に関して、嫌気的にAs(III)をAs(V)へ酸化し吸着を促進する細菌株のゲノム解析から、代謝機構および代謝制御因子の候補を同定した。また、嫌気的環境でSb(V)をSb(III)へと生物還元しアンチモン結晶体を生成する微生物複合系からアンチモンを還元する単離株の培養に成功し、本株はヒ素や鉄など幅広い電気受容体を還元できることが示された。本株を含めてこれまでに培養できている有害金属酸化還元細菌のゲノム解析により、代謝機能ポテンシャルの推定を進めている。２）に関して、汚染環境試料を用いた電気化学集積培養を実施したところ、高濃度の毒性元素存在下で電気活性の上昇が検出された。電極集積系より得られたコンソーシアにおいて、電気化学活性を確認している。さらに、項目１で同定したアンチモン還元能を有する微生物複合系は、酸化鉄鉱物であるフェリハイドライトの還元活性を示し、フェリハイドライトからゲータイトへの構造相転移が検出された。これらの結果から、固体金属代謝微生物の活性が有害金属鉱物の形態変化や安定化に寄与する可能性が示唆されている。
|
| 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、当初の計画通り鉱山汚染現場での有害金属形態変化や安定化に関与している微生物群集の同定が順調に進んでいる。また、有害金属固体化に関与する微生物代謝機構のゲノム解析も実施済みであり、電気集積培養や固体有害金属代謝に関与する微生物群の培養や同定、及び機能推定についても順調に結果が得られていることから、当初の目的に沿って順調に進展していると判断できる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、微生物―鉱物相互作用に着目し、鉱山汚染環境における金属の固体化や鉱物代謝に関与する微生物の同定を進めている。これまでに得られた有害金属の固体化・安定化に寄与する微生物のゲノム解析及び遺伝子発現結果から、金属代謝ポテンシャル推定を進めていく。さらに、酸化鉄鉱物フェリハイドライト還元に関与する微生物複合系の機構を解明すべく、優占種単離株の培養・同定を進め、これら単離株を用いた共培養系の代謝活性を明らかにしていく。さらに、本微生物複合系（もしくは共培養系）による有害元素吸着フェリハイドライトや有害金属鉱物の代謝機構に関わる種間相互作用を明らかにし、有害金属の固体化・安定化に関わる鉱物-微生物相互作用の同定に取り組む。
|
