Exploring new functions of N2O-reducing bacteria by a novel culturing method and stable isotope probing: N2O mitigation and production of valuables

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H04362
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 64020:Environmental load reduction and remediation-related
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: Terada Akihiko 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30434327)
• 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)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 亜酸化窒素 / 亜酸化窒素還元細菌 / 資源回収 / 微小呼吸活性 / メタゲノム解析 / 15Nトレーサー / 脱窒細菌 / メタン酸化

Outline of Final Research Achievements

This study aimed at unraveling the physiological traits of efficient nitrous-oxide (N2O)-reducing bacteria and exploring the potential of bacteria able to synthesize value-added products by metagenomic analysis. Applying the 15N tracer approach and micro-respirometric assay allowed environmental conditions to fully harness clade II nosZ N2O-reducing bacteria for effective N2O mitigation. The bacteria showed high N2O affinity, whereas having a low availability of organic carbon species. Furthermore, microbial community and activity analyses of samples from an energy-saving nitrogen-removing reactor, a landfill treatment site, and rice paddies allowed the selection of efficient N2O-reducing bacteria potentially capable of synthesizing value-added production.

Free Research Field

環境化学工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

排水処理施設の窒素除去の過程で排出される強力な温室効果ガスである亜酸化窒素（N2O）は、より一層の排出削減が求められている。この課題に対する有力な手段として、N2OをN2に変換するN2O還元細菌の利用に期待が寄せられている。一方、この細菌の生理生態への理解は不十分である。さらに、近年の排水処理利施設は資源回収型への転換が求められている。本研究では、獲得したN2O還元細菌が優れたN2O消費活性を示す条件を明らかにした。さらに、有価物産生とN2O削減の双方を達成する微生物に迫る成果を得た。これらの成果は、排水処理施設からのN2O排出削減の達成や、有価物産生プロセスの開発に繋げられる可能性を有する。