2022 Fiscal Year Annual Research Report
Restoration and sustainable conservation of Aquatic Environment through the application of symbiotic interaction between micro-animal and bacteria
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22H03769
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Toyo University |
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Principal Investigator |
清水 和哉 東洋大学, 生命科学部, 教授 (10581613)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩見 徳雄 明星大学, 理工学部, 准教授 (00353532)
間世田 英明 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 上級主任研究員 (10372343)
岡野 邦宏 秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (30455927)
板山 朋聡 長崎大学, 工学研究科, 教授 (80353530)
原 田 筑波大学, 生命環境系, 助教 (80868258)
張 振亜 筑波大学, 生命環境系, 教授 (20272156)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 相利共生 / 微小動物 / 藍藻類 / 微生物群集構造 / 水圏浄化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
藍藻毒MC産生藍藻類が構成するアオコの処理は、国内外で重大な課題となっている。リアクターと微生物担体の種類が、アオコの主構成藍藻類Microcystisと藍藻毒microcystin (MC)の除去に与える影響と、リアクター内の藍藻類捕食者の動態を解析した。比較解析のために水処理リアクターに4系構築し、有毒藍藻類捕食が報告されている2種類の原生動物と1種類の微小後生動物をリアクター内に添加し、MC産生Microcystis aeruginosaの単離株を用いて、各リタアクターによる水処理能を比較解析した。その結果、全ての水処理リアクターにおいて、M. aeruginosaの除去能は95%以上に達した。そして、アオコ水域を原水とした場合は、スポンジ担体を充填した連続処理リアクターが他のリアクターよりも優れた除去能（最大80%程度）を示すことを見出した。また藍藻類捕食者は、アオコ発生水域における捕食者とは異なる捕食者の存在比が高いことを解明した。これらの知見は、アオコ発生水域に対する直接浄化法の発展に貢献し、自然水域内とリアクター内の捕食者群集構造の相違の要因解明に寄与する。
自然水域内でのアオコの発生と消失に関して未解明な点が多くある。そこで、富栄養化貯水池のMicrocystis から構成されるアオコに対してpHを調整し暗所で培養した。pH10（貯水池のpH)に比べpH7ではMicrocystis細胞とmicrocytsin分解が促進された。また、pH7では原生動物などのmicrofaunaの多様性が増加した。さらに、mcy遺伝子保有Microcystis細胞と未保有細胞を定量PCRで比較すると、mcy遺伝子未保有細胞の分解速度が大きいことがベイズ統計により明らかにできた。また、自然水域の藍藻類捕食者の解析のために、分離した捕食者の無菌化に試みている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
藍藻類の処理法の構築では、水処理槽の運転方式と微生物担体の比較を実施し、適した運転方式と微生物担体を決定した。また、水処理槽と自然水域における藍藻類捕食者の群集構造が異なることを明らかにした。藍藻類捕食者を網羅的に解析する手法は、国内外で発展段階であり、既報の手法で解析を実施しつつ、本グループで適する手法（標的遺伝子とPCRプライマー設計）を定量PCR法やハイスループットシークェンサー法を基盤として構築している。同時にアオコ発生水域から分離した藍藻類捕食者の分離を進め、遺伝子情報を得ている。加えて、水圏浄化のために、アオコ消失機構も解析をしている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度で得た藍藻類捕食者の遺伝子情報も活用し、引き続き、次年度以降も藍藻類を捕食可能な原生動物や後生動物などの挙動を解析する。次年度以降は、2022年度で得たアオコ処理水処理槽によるアオコ処理能の知見を基盤とした水圏浄化システムによるアオコや富栄養化原因物質の処理能の向上を図る。また、水処理槽内と自然水域内で顕在化する藍藻類捕食者の差異が、どの分類群で多くなるのか、解析深度を深め、藍藻類の密度減少に鍵となる捕食者を探索する。
次年度以降もアオコ発生水域での有害微生物についての解析を深めていく。
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Research Products
(7 results)
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[Presentation] MlrA, an essential enzyme for microcystin and nodularin on first-step biodegradation in Microcystin-degrading bacteria2023
Author(s)
Tianxiao Liu, Narumi Kurogo, Miwa Kodato, Naoshi Fujimoto, Tomoaki Itayama, Kunihiro Okano, Qintong Li, Motoo Utsumi, Zhenya Zhang, Zhongfang Lei, Hideaki Maseda, and Kazuya Shimizu
Organizer
The 1st International Conference on Bioprocess and Sustainability, Ibaraki, Japan
Int'l Joint Research
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