2014 Fiscal Year Research-status Report
水田微生物燃料電池の土壌生態系への影響解析と電極からの新規有用微生物の分離・利用
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25450496
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
加来 伸夫 山形大学, 農学部, 教授 (80359570)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 資源循環システム / 自然エネルギー / 地球温暖化ガス排出削減 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに得られた菌株について、純粋性の確認を行い、純粋菌株でないものについては、嫌気性ロールチューブ法によるコロニー分離を繰り返し行うことで純化した。得られた純粋菌株について、発電への関与の有無を調べたところ、いくつかの菌株が電流発生細菌である可能性が示唆された。また、16S rRNA遺伝子の塩基配列に基づいた系統学的解析により、いくつかの菌株が新種を代表していることが分かった。
水田土壌に設置した堆積相微生物燃料電池による発電、水田土壌中におけるメタン生成ならびに硫酸還元の相互作用について調べるために、メタン生成阻害剤（2-ブロモエタンスルホン酸ナトリウム）と硫酸還元阻害剤（モリブデン酸ナトリウム）の添加の有無の異なる各条件で発電実験を行った。その結果、メタン生成を阻害すると発電量が高まり、硫酸還元を阻害すると発電量が低くなることが明らかとなった。
阻害剤添加実験の結果は、メタン生成と発電は土壌中の有機物をめぐって競合関係にあり、一方、硫酸還元は発電と密接に関係していることを示唆しているものと思われた。以上のことから、水田で発電することで水田からのメタン放出量を減らすことができる可能性があったため、水田土壌を充填して水稲を作付けしたポットで発電実験を行った。しかし、発電をした区のメタン生成量は、発電をしなかった区のものと比べて低くはならなかった。この理由については、今後検討する必要があると思われた。
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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
平成26年度の研究計画では、１）分離菌株の純化を進め、得られた純粋分離株について発電への関与の有無を調べる、２）純粋分離株について、生理・生化学的および分子系統学的特徴付けを進め、水田に設置した微生物燃料電池の発電における役割を解明する、３）水田微生物燃料電池が土壌中における環境要因や有機物分解、そしてメタン生成に与える影響について調べることになっている。
研究実績概要に記したように、１）については、分離菌株の純化と発電の有無について明らかにし、２）についても特徴付けを進めて系統学的解析も行っていることから、概ね順調に進展していると評価した。３）と４）についても水田土壌中における発電とメタン生成および硫酸還元の関係が解明できたことから、概ね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
分離菌株の生理・生化学的および分子系統学的特徴付けを引き続き進める。新種の微生物と思われる菌株については、より詳細な特徴付けを行って記載のためのデータ蓄積を目指す。また、電流発生能力を比較することで、電流発生能力の高い菌株を選抜し、MFCへ応用できないか検討する。これにより、MFCにおける発電量の増大が可能かどうか検討する。研究代表者と連携研究者が共同で実施する。
さらに、平成２５年度から平成２７年度までの研究成果から水田MFCの電極に構築される微生物生態系と水田MFCの設置が水田生態系全体に与える影響について、食料・エネルギー生産ならびに地球温暖化抑制の観点から評価する。研究代表者が実施する。
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