2023 Fiscal Year Annual Research Report
Regulation of biofilm formation in nitrifying and denitrifying bacteria and its application
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20K12229
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
西村 聡子 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (90609322)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯島 信司 愛知工業大学, 工学部, 教授 (00168056)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | アンモニア酸化細菌 / 環状ジヌクレオチド / バイオフィルム / 生物学的窒素処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
廃水中の窒素化合物処理法として、微生物を用いた生物学的硝化・脱窒法が広く利用されている。このうち硝化・脱窒の過程では、それぞれアンモニア酸化細菌および脱窒菌が重要な役割を果たす。これらの細菌はバイオフィルムを形成して存在すると考えられるため、そのバイオフィルム形成制御機構を解明することで廃水処理の効率化を図ることを目的とした。そのためバイオフィルム制御に関与する環状ジグアニル酸（c-di-GMP）に着目し、c-di-GMP合成・分解酵素遺伝子の探索およびその機能解析を行った。
１）脱窒菌P. denitrificansにおけるc-di-GMP代謝関連酵素の遺伝子解析を行い、２つの合成酵素および２つの分解酵素を同定し、これらの遺伝子のクローニングを進めた。バイオフィルム形成条件についても検討し、好気性・嫌気性条件下でのバイオフィルム形成を確認した。またc-di-GMPのバイオフィルム形成に対する効果を検討した。
２）アンモニア酸化細菌N. europaeaは難培養性であるため、まず安定した培養方法および増殖のモニタリング方法を確立した。また色素染色や共焦点顕微鏡観察により、バイオフィルム形成を確認した。遺伝子導入方法についても検討を進め、コロニーの単離方法を確立した。c-di-GMP代謝酵素遺伝子の探索の結果、(i)合成酵素ドメインをもつ遺伝子３つ、(ii)分解酵素ドメインをもつ遺伝子７つおよび(iii)両方のドメインをもつ遺伝子５つを同定した。今年度は機能不明である(iii)の遺伝子発現について検討した他、さらにクローニングを進め、得られた分解・合成酵素の酵素活性を比較検討した。
この結果より得られたN. europaeaおよびP. denitrificansのc-di-GMP合成・分解酵素遺伝子およびその生理機能に関する知見は、これらのバイオフィルム制御に役立つと考えられる。
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