2022 Fiscal Year Annual Research Report
Exploring new functions of N2O-reducing bacteria by a novel culturing method and stable isotope probing: N2O mitigation and production of valuables
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20H04362
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
寺田 昭彦 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30434327)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀 知行 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (20509533)
末永 俊和 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (80828377)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 亜酸化窒素 / 15Nトレーサー / N2O還元細菌 / 微小呼吸活性装置 / 集積培養 / メタゲノム解析 / 安定同位体 / メタン酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メタノールやメタンなどのC1化合物から有価物を産生可能な亜酸化窒素（N2O）還元細菌の集積化に向け、メタノールを有機炭素源とするケモスタット型リアクターの運転を行った。硝酸イオンとN2Oの双方を供給する条件において、メタノール資化性のN2O還元細菌の集積化が行えた。集積バイオマスで優占化したN2O還元細菌は、従前から知られている脱窒細菌を含むclade I nosZタイプであった。供給するN2O負荷を変化させて連続培養を行った結果、clade I nosZタイプの中でも異なるProteobacteriaの分類が集積化されることが明らかになった。次に、高負荷でN2Oを供給して集積したバイオマスに対し、15Nトレーサー法を用いてN2O生成速度およびN2O消費速度を評価した結果、N2Oの消費活性がN2Oの生成活性を上回ることを確認した。また、N2O消費速度を決定する主要な因子はN2O供給速度であることが明らかになった。さらに、集積バイオマスは高い酸素濃度においてもN2O消費活性を示し、作用機序は不明であるものの、微好気条件においてもN2O還元が見込める可能性が示唆された。
次に、有価物産生を志向した様々な植種源からの有用細菌の集積化および分離培養を実施した。これまでの研究で獲得したN2O還元細菌に加え、水田や活性汚泥などを植種源として継代培養を行い、集積バイオマスを獲得した。β-Proteobacteriaに属するN2O還元細菌の一種においては、N2Oおよび有機炭素を供給した培養条件でポリリン酸の細胞内への蓄積を確認した。さらに、水田土壌を植種して集積したバイオマスはタンパク質含有量が高く、集積培養条件の制御により資源回収と温室効果ガス削減の双方が達成できる可能性が示唆された。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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