2015 Fiscal Year Annual Research Report
N原子と電子フローに着目したアンモニア酸化細菌のN2O生成機構解明と診断技術構築
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26701009
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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 – 2017-03-31
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| Keywords | 亜酸化窒素（N2O） / アンモニア酸化細菌 / 部分硝化 / バイオリアクター / ハイブリッド反応 / 硝化菌脱窒 / ヒドロキシルアミン / 亜硝酸イオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1．部分硝化バイオリアクターからのN2O生成機構解明：昨年度構築したセットアップを用いたN2Oの生成機構の解明試験を行った。総括酸素移動容量係数、溶存酸素濃度およびバイオリアクター槽内の微生物濃度により、アンモニア酸化の際に生成するN2Oの量と生成経路の双方を明らかにすることができた。特に、酸素供給量や溶存酸素濃度が十分でない際に、従前から報告されている硝化菌脱窒が優位に起こることを示した。一方で、酸素供給量や溶存酸素濃度が十分に存在する際は、N2O生成量は減少するものの、新規ハイブリッド反応によるN2O生成の寄与が増えることを実証した。
2．集積化したAOBの遺伝子発現解析とN2O生成への関与の調査：mRNA解析用のサンプルを採取し、N2Oの生成機構とAOBの生物反応の関連性を評価した。具体的には、酸素の供給量や酸素濃度が不足すると、アンモニア酸化細菌に関連する脱窒遺伝子の転写が増大した。一方で、アンモニア酸化に関与する機能遺伝子の転写量は酸素供給量に依存せず、アンモニア存在下で転写が活発になることを示した。
3．AOBのN2O生成機構を組み込んだN2O生成モデルの開発：ハイブリッド反応によるN2O生成経路を組み込んだ数学モデルを構築した。この反応機構を組み込んだモデルでは、部分硝化バイオリアクターからのN2O生成量をより正確に把握することが可能であることを示した。
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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
昨年度に時間をかけて取り組んだ部分硝化バイオリアクターのセットアップがあったため、計画した実験が滞りなく進展した。
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| Strategy for Future Research Activity |
部分硝化バイオリアクターの水温が硝化活性とN2O生成量に及ぼす影響を評価する。また、部分硝化バイオリアクターにおいて非定常操作を導入した際のN2O生成および生成経路のダイナミクスの解析を進める。これらの実験においてN2O同位体比アナライザーを積極的に利用し、予定を上回る新しい知見を獲得したいと考えている。
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| Causes of Carryover |
本研究で利用している機器であるN2O同位体比アナライザーは、H26年度の発注・リース契約・納品に多くの時間を要し、リース契約に係る賃貸料を次年度以降にも計上する必要が生じているため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H28年度もリース契約をしているN2O同位体比アナライザーの賃貸料として使途する。
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[Presentation] Nitrous oxide production by multiple pathways in a partial nitrifying bioreactor: Significance of abiotic reaction2015
Author(s)
Terada, A., Harper Jr., W.F., Takeuchi, Y., Riya, S., Hosomi, M.
Organizer
The 6th IWA-ASPIRE Conference & Exhibition
Place of Presentation
Beijing, China
Year and Date
2015-09-20 – 2015-09-24
Int'l Joint Research
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[Presentation] Nitrous oxide production potential and pathways of ammonia-oxidizing bacteria enriched in a bioreactor towards partial nitrification2015
Author(s)
Terada, A., Kinh, C.T., Yamamoto, T., Hojo, K., Riya, S., Hosomi, M.
Organizer
PRES’15
Place of Presentation
Kuching, Malaysia
Year and Date
2015-08-23 – 2015-08-27
Int'l Joint Research
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[Presentation] Identification of a predominant nitrous oxide production pathway from a partial nitrifying bioreactor: A 15N tracer study2015
Author(s)
Terada, A., Takeuchi, Y., Hojo, K., Riya, S., Koba, K., Hosomi, M.
Organizer
International Conference on Nitrification 4
Place of Presentation
Edmonton, Canada
Year and Date
2015-06-28 – 2015-07-01
Int'l Joint Research
