2015 Fiscal Year Research-status Report
微細藻類カプセルによる廃棄性窒素の有用物質変換システム
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26870820
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| Research Institution | Miyakonojo National College of Technology |
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Principal Investigator |
高橋 利幸 都城工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (50453535)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 微生物機能 / 微生物利用学 / 遺伝子発現 / 細胞生物学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
窒素処理法の1つである生物学的処理法は、複数の微生物を使用し、設備投資と装置維持にある程度のランニングコストを要する。本研究では、上記の代替法として、微細藻類含有型の不溶性担体を用いた新規除去法の開発を目的とした。昨年度までの研究で、当該藻類含有カプセルゲルは、アンモニア性窒素含有溶液中のアンモニア濃度の有意な減少を誘導できた。亜硝酸・硝酸イオンの吸収は植物でも知られており、その窒素代謝機構が十分に研究されている。しかし、通常は生物に有毒であるアンモニア（アンモニウムイオン）の形で窒素源を取り入れる生物はほとんど注目されておらず、当該藻類を含めこれらの生物がどのような代謝機構を有しているのかはその詳細は不明である。この窒素代謝機構の解明は、遺伝子組み換え技術を活用し、当該藻類によるアンモニア吸収能力を高める可能性にもつながる。
本研究では、当該藻類カプセルを用いたアンモニア吸収時における遺伝子発現変化の解析を計画している。一方、当該カプセルは、十分な弾力を有し、現状では一度カプセル状にすると当該藻類を取り出せないだけでなく、その内部の生体分子を取り出すことができない。そこで本研究では、当該藻類の遺伝子解析に先立ち、当該カプセルから藻類やその生体分子を抽出する技術の開発を行った。当該カプセルは、ガラス粒子など物理的な衝撃には強く、ほとんど破壊できなかった。また、細胞溶解液を加えても、その効果はほとんど改善しなかった。そこで、一定量のキレート剤を添加したところ、容易に当該カプセルを破壊でき、そこから取り出した藻類は更なる遺伝子実験に使用可能であった。
さらに、当該藻類カプセルを用いた方法と既存の方法を比較するために、既存の窒素処理法の最大処理濃度や現場での窒素処理効率の実例を調査した。
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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
交付申請時の研究計画では、（実験項目１）廃水を想定した厳しい環境（高濃度の窒素化合物存在下）において、上記藻類カプセルを各種顕微鏡による形状観察及びテクスチャー・アナライザー（万能試験機と同様）による物理強度試験から解析し、さらに、（実験項目２）上記環境中における当該藻類の活性の有無を当該藻類のクロロフィル活性や残存窒素濃度を指標に解析することを計画していた。実験項目１は昨年度までに概ね確立したところである。実験項目２は、アンモニア性窒素含有溶液に浸漬した当該藻類カプセルのクロロフィル活性等を藻類カプセルのまま評価することが難しかった。そこで、本年度の研究を通して、クロロフィル活性等を評価する前提として、当該カプセルから当該藻類を抽出する技術を確立したところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
当該藻類カプセルを用いて、既存の方法と比較し、当該藻類含有カプセルの有用性を評価する。これらを通して、当該藻類カプセルの有用性と実用化への可能性を検討・評価する。また、本年度に開発した当該藻類カプセルから藻類や藻類生体分子を抽出する技術を利用して、当該藻類含有カプセルがアンモニア吸収時にどのような遺伝子発現変化が起きているのか明らかにする。
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| Causes of Carryover |
H27から就職担当業務に就き、研究以外の業務負担が増え、計画通りの研究実施と予算運用ができなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度の研究を通して、当該藻類カプセルから藻類を再度取り出すことができるようになった。当初、蛍光分光光度計を利用して当該藻類カプセル中の藻類定量を検討していたが、カプセル溶解法により既存の定量が可能となった。研究経費は、遺伝子発現解析に用いる関連研究経費やカプセルから抽出した藻類の生理活性を評価する蛍光セルカウンターに使う蛍光フィルターの購入費用に用いる。
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