2014 Fiscal Year Research-status Report
ガス透過膜デバイスによる亜酸化窒素還元細菌の集積化・単離
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26630420
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
寺田 昭彦 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30434327)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 亜酸化窒素 / ガス透過膜 / N2O還元細菌 / 集積化 / 単離 / 呼吸活性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
実験1：N2Oの供給を精密に制御可能なガス透過膜in situ集積化デバイスの確立
培養環境下を嫌気的に維持し、長期間安定的にN2Oを供給することが可能なガス透過膜型バイオフィルムリアクター（GPMBfR）を開発した。このリアクターのガス透過膜から供給されるN2Oの分圧に対するN2O透過量を明らかにし、安定的にN2Oの供給が可能であることを示した。
実験2： N2O還元細菌の集積化
N2Oを唯一の電子受容体として用いるGPMBfRと、比較系として硝酸イオンを電子受容体として用いるバイオリアクターを運転させたところ、GPMBfRでは近年存在が報告されたClade IIに属するN2O還元細菌が優占した一方、比較系のバイオリアクターでは従来から報告されているClade Iに属するN2O還元細菌が優占した。本研究で開発したGPMBfRは近年新たに報告されたCladeに属する種を選択的に優占させることが可能であることを示した。このGPMBfRで集積されたN2O還元細菌はRhodocyclaceae科に属することが同定された。集積汚泥から単離したN2O還元細菌も同様にこの科に属する種であることが明らかになり、GPMBfRによる集積化はRhodocyclaceae科の細菌の単離に効果を示した。
実験3：単離された細菌の生理活性解析
実験2で単離されたN2O還元細菌は、N2O還元酵素をコードする遺伝子を有することを確認した。単離されたN2O還元細菌が実際に高いN2O還元活性を有しているかを明らかにするため、N2Oマイクロセンサーを用いた呼吸活性法により1細胞当たりのN2O還元速度を定量した。このN2O還元細菌の還元速度は、これまでに報告されたN2O還元細菌よりも高いことが明らかになった。また、単離されたN2O還元細菌は酸素存在下ではN2O還元活性を有さず、通性嫌気性生物の挙動を示した。
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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
これまで申請者が開発してきたバイオリアクター装置のノウハウを応用することにより、新規装置であるGPMBfRの開発を遅延なく進めることができた。これにより、活性の高いN2O還元細菌の優占化・単離に成功することが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
単離菌株をハイスループットに活性評価が可能な手法を確立する。一方で、複数の温室効果ガスで構成される混合ガスを供給する改良型GPMBfRの開発を行い、これまでに無い新規反応経路を有するN2O還元細菌の獲得を目指す。
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