2023 Fiscal Year Annual Research Report
Revealing the ecophysiologies of nitrous oxide-reducing bacteria towards the mitigation of greenhouse gas emissions in advanced nitrogen removal processes for wastewater treatment
| Project/Area Number |
20KK0243
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
|---|
Principal Investigator |
寺田 昭彦 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30434327)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒岩 恵 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00761024)
徳山 英昭 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10363029)
末永 俊和 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (80828377)
安田 昌平 東京農工大学, 学内共同利用施設等, 産学官連携研究員 (10910672) [Withdrawn]
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2024-03-31
|
| Keywords | 亜酸化窒素 / N2O還元細菌 / メタゲノム解析 / 15Nトレーサー法 / 嫌気性アンモニア酸化 / 脱窒遺伝子 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
嫌気性アンモニア酸化バイオリアクターに生息する微生物群集の活性、機能、および網羅的解析のため、バイオリアクターの連続運転、15Nトレーサー法を用いた活性試験、およびメタゲノム解析を実施した。N2Oの外部供給の有無による2つのバイオリアクターを並行して連続運転した結果、N2Oを外部添加して培養を行った微生物群の方が、高いN2O消費活性を有することが明らかになった。また、N2Oの外部添加の有無にかかわらず、亜硝酸還元酵素をコードする遺伝子を保有しないclade II nosZ型のN2O還元細菌が、従来から知られているclade I nosZ型のN2O還元細菌よりも多く生息していることが明らかになった。メタゲノム解析を実施した結果、Anaerolineaea, Ignavibacteria, Gemmatimonadota, Planctomycetotaのメタゲノムアセンブルゲノムを獲得した。これらのゲノム中にはclade II nosZを保有し、硝酸イオンからN2Oへの還元経路を担う酵素をコードするいずれかの遺伝子が欠損していることを確認した。また、Anaerolineaeaの一種であるDehalococcidiaのメタゲノムアセンブルゲノムは、N2Oの存在によって合成が阻害されるビタミンB12の合成経路の遺伝子を多く保有しており、過剰なN2O存在時でも代謝活性を維持しつつもN2O削減に寄与できる可能性が示唆された。
次にこのバイオリアクターからN2O還元細菌の分離培養を行った。Clade I nosZ型であり、亜硝酸還元酵素をコードする遺伝子が欠損している非脱窒性のN2O還元細菌Afipia carboxidovoransを獲得した。さらに、N2O還元細菌のゲル固定化を行い、ゲルの位置にかかわらず細菌を分散させて固定化できる条件を確立した。
|
