2012 Fiscal Year Annual Research Report
下水基質からPHAを高蓄積する混合微生物群集におけるPHA蓄積機構の解明
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24681010
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
井上 大介 北里大学, 医療衛生学部, 講師 (70448091)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ポリヒドロキシアルカン酸 / 下水汚泥 / 下水基質 / feast-famine / 微生物挙動解析 / phaC遺伝子 |
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| Research Abstract |
本研究では、feast-famine制御下で下水汚泥から集積されるポリヒドロキシアルカン酸(PHA)蓄積細菌集積系による下水基質からのPHA高蓄積機構の解明を目標として、(1)PHA蓄積細菌の挙動解析法の開発、(2)下水汚泥中のPHA蓄積細菌分布の把握、(3)下水汚泥から構築したPHA蓄積細菌集積系による下水基質からのPHA蓄積過程における微生物挙動の解明を目指している。
平成24年度の研究では、phaC遺伝子を標的としたPHA蓄積細菌の挙動解析法の開発を行い、クラスI、IIに分類されるphaC遺伝子を対象として、既報のプライマーを用いた高感度なPCRシステムを構築し、DGGE等の微生物挙動解析法の実験条件を最適化することができた。
また、開発した挙動解析法を用いて、様々な処理方式を採用する実下水処理場汚泥及びラボスケールリアクターの汚泥のPHA蓄積細菌分布を調査した。その結果、多くの汚泥が類似のバンドプロファイルを示したが、ラボスケールリアクターと凝集剤併用型ステップ流入式多段硝化脱窒法の汚泥はバンドプロファイルが他とは大きく異なり、特徴的なPHA蓄積細菌分布を有することが示唆された。
さらに、ラボスケールの連続回分式リアクターを構築し、酢酸を基質としてPHA蓄積細菌の集積を試みた。SRT5日での運転の結果、曝気量の増加によってfeast/famine比が低下し、代表的なPHAであるP(3HB)の蓄積量が高まった。運転途中の汚泥を用い、1バッチの蓄積試験を実施したところ、曝気量を高めた汚泥ではP(3HB)蓄積量が最大で約60%に達した。また、PHA蓄積細菌群集の解析の結果、曝気量の変化によって優占菌が変化する様子が観察された。以上のことから、曝気量の増加によって特定のPHA蓄積細菌が選択され、PHA蓄積能が向上したものと示唆された。
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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
当初計画の通り、PHA蓄積細菌の挙動解析法の開発が完了し、様々な下水汚泥におけるPHA蓄積細菌分布の把握も概ね完了し、現在は特徴的な汚泥における優占種の特定を継続している。また、ラボスケールリアクターによるPHA蓄積細菌集積系の構築と集積系内でのPHA蓄積細菌の挙動解析についても、酢酸を基質とした検討がある程度進み、平成25年度以降の計画であった他の基質での予備検討も行うことができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで概ね当初計画通りに研究を進めることができており、今後も特に研究計画を変更する必要はないと想定しているが、平成24年度の検討で基質ごとにPHA蓄積細菌の種類が大きく異なっている可能性のあることが明らかになったため、複数の基質での検討を平行して進めることにより、研究目標を確実に達成できるように努める。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
酢酸以外の基質での検討を早期に始めるために前倒し支払請求を行ったが、構築を予定していたリアクターの部品の一部が既存リアクターと共有できたため、前倒し支払請求額の一部を次年度に回すことになった。一方で、リアクター部品が当初想定していたよりも比較的短期間で劣化することが判明したため、次年度に回す助成金をリアクター部品の定期更新に充てることにより、遅滞なく研究を進めていく予定である。
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