2014 Fiscal Year Research-status Report
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24620009
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
大森 正之 中央大学, 理工学部, 共同研究員 (80013580)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 宇宙実験 / 光合成 / ナノバブル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究により、インド回収衛星SRE2の利用による、日本ーインド共同宇宙実験「微小重力下におけるシアノバクテリアの増殖に関する研究」の地上準備実験は、ほぼ完了した。実験にはSpirulina（Arthrospira）platensis NIES-39とNostoc communeを材料に選んだ。Spirulina 細胞は、6日間の培養により、吸光度では約5倍、クロロフィル量にして約9倍、タンパク質にして約9倍に増加した。照度は通常の培養と比較するとやや弱めであり、培養温度も通常の培養温度より 2℃ほど低かったが、細胞は本実験条件下で十分に増殖することが確かめられた。 酸素ガスの発生量に関しては、プラスチックバッグからの定量的なサンプリングが難しく、測定値は大きくばらついた。しかしながら、酸素の安定同位体量の測定結果から、酸素ガスは時間とともに増加していることが高い精度で確認された。また、同位体取り込みの理論値と実測値は良く一致した。二酸化炭素の固定活性も炭素の同位体の取り込み量の測定により確認された。これらの研究成果を、JAXA宇宙科学研究所での第29回宇宙環境利用シンポジウムにおいて発表した。Nostoc commune についても酸素の生成量と二酸化炭素の吸収量の測定に成功した。
宇宙での利用を念頭に置いたナノバブル研究は、植物のカイワレ大根と藍藻のAnabaenaの生長や増殖におよぼすナノバブルの効果について、前年度までの研究結果を踏まえて実験を行った。その結果0.3%アルコール中で発生させたナノバブルはカイワレ大根に対しては、成長を促進したりしなかったりと明確な効果を示さなかったが、藍藻の増殖を確実に促進することが確認された。また、食塩によるAnabaenaの増殖阻害効果は、ナノバブルにより軽減されることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
１） 宇宙における光合成実験に向けた地上準備実験について： JAXAがインドとの共同利用実験に開発した全自動型微細藻類培養装置による地上での光合成活性の測定はほぼ目標通りの研究成果をあげたと考えられる。特に酸素および炭素の同位体の利用は、測定の精度を上げるために非常に有効であることが立証できた。
２） 陸生藍藻の光合成活性測定について： 陸生藍藻は乾燥に非常に強く、光合成能力や窒素固定能力も高いため、宇宙での利用が期待されている。本研究において、光合成活性が確実に測定できることが示され、宇宙における光合成研究の実験材料としての適性が確かめられた。
３） ナノバブルの作成およびその物性解析について： 今年度までにハンドミキサーを使用して水中に100nm以下の直径を持つ微細気泡を作ることに成功した。しかしながら、長時間安定したナノバブルを作ることは難しく、アルコールを1%添加することが一か月以上安定なナノバブルを作るためには必要であることが明らかとなった。アルコールは生物の細胞に悪影響を及ぼすことが多いため、アルコール濃度を0,3％に減じて、生物への影響を少しでも軽くすることにより、ある程度の成果を得ることが出来た。より無害な物質を利用してナノバブルを作成することにより、生物へのより広い利用が可能になると考えられる。そこで、アルコール以外の物質のナノバブル生成への効果を検討したが、なかなか良い結果が得られなかった。現在も各種の物質を用いての実験を継続中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
１） 宇宙における光合成研究について： インドの回収衛星の打ち上げが延期されているため、国際宇宙ステーションを利用した光合成研究の可能性についての検討をさらに進める。特に微細藻類の自動培養装置を改良し、宇宙ステーション内で簡便な利用が出来るようにしたい。2015年4月に国際宇宙ステーションの暴露部を利用して陸生藍藻のNostocの宇宙耐性試験が始められたが、共同研究者として積極的に実験に参加し、将来の宇宙における藍藻の利用に貢献していきたい。また、光合成生物を宇宙環境下で培養、栽培することは、環境の維持、食糧の供給を考える時、人類の宇宙滞在には必須である。今後、多くの微生物研究者、植物研究者と協力して宇宙農業の確立に向け努力していきたい。
２） ナノバブルの作成および宇宙利用について： ナノバブル水の開発に取り組んだ理由の一つは、将来の宇宙開発において、従来私たちが用いてきた水とは異なった性質を持つ水が宇宙環境では求められていると考えたからである。水中で長期にわたって安定なナノバブルを作成することが出来れば、様々な分野での宇宙利用が可能となる。オゾンナノバブル水は殺菌に有効であろうし、二酸化炭素ナノバブル水は植物の効率的な光合成に有効であろう。水は宇宙においてきわめて不可欠、かつ貴重な物資であり、少しでも付加価値の高い水を作ることが出来れば、宇宙での人間活動をより豊かにすることが可能となる。そのためにも、より多くのナノバブルを含み、より安全なナノバブル水の開発に取り組んでいきたい。
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| Causes of Carryover |
平成26年度に、藍藻の増殖およびカイワレ大根の発芽、発根におよぼすナノバブルの効果について実験を行い、平成27年3月に日本植物生理学会でその結果を発表する予定であったが、実験結果に再現性が得られなかったため、計画を変更し、さらに実験を継続することとした。そのため未使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
藍藻Anabaenaの増殖およびカイワレ大根の発芽、発根におよぼすナノバブルの効果について実験を行い、その結果を日本植物学会で発表する予定である。また、アルコール以外の物質について、ナノバブルの生成に効果のある物質の探索を行う。研究費の未使用額はそれらの経費に充てることとしたい。
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[Presentation] Determination of cyanobacterial photosynthesis in space2014
Author(s)
M. Ohmori, Y. Suwa, C. Katsuyama, D. Takagi, Y. Shimura, M. Kamada, A. Higashibata, M. Natsuisaka, T. Yamazaki, N. Ishioka
Organizer
15th International Symposium on Microbial Ecology
Place of Presentation
Seoul, South Korea
Year and Date
2014-08-24 – 2014-08-29
