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土壌環境のヒ素汚染に関与する微生物要因の解明と汚染リスク評価への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15H02842
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 環境モデリング・保全修復技術
研究機関九州大学

研究代表者

濱村 奈津子  九州大学, 理学研究院, 准教授 (50554466)

研究分担者 光延 聖  愛媛大学, 農学研究科, 准教授 (70537951)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワードヒ素 / 微生物ヒ素酸化 / 土壌微生物 / ヒ素酸化酵素 / 微生物ヒ素代謝 / アンチモン / 汚染土壌 / 嫌気的ヒ素酸化 / 土壌ヒ素汚染 / 環境技術 / 生態系修復 / ヒ素汚染 / 土壌汚染防止・浄化 / 汚染物質動態とモデリング / 微生物酸化還元反応 / 微生物生態学 / 地球微生物学 / 汚染質動態とモデリング
研究成果の概要

本研究では、ヒ素汚染土壌のカラム実験系を用いて、酸素濃度などの環境要因が引き起こすヒ素挙動変動および微生物プロセスを明らかにした。好気的また冠水時を想定した嫌気的条件下において継続的な三価から五価へのヒ素酸化活性が見られ、活性速度の上昇にともなってヒ素酸化遺伝子の発現量およびヒ素酸化酵素の遺伝子型の多様性の増加が確認された。酸素供給量や共存汚染金属などの環境要因変動への応答として、異なるヒ素代謝遺伝子型に反映される生理生態特性の異なるニッチに適応した細菌群が優占化していることを示唆しており、汚染土壌環境における潜在的な環境適応能力を評価する上で重要な知見である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ヒ素汚染の原因究明は世界的にも注視されているが、ヒ素と微生物の相互作用は未解明な部分が多いため、実際の汚染土壌に有効な管理・浄化技術が確立されておらず、安全性を評価し二次汚染被害拡大を阻止する対策が求められている。本研究の成果は、環境中ヒ素挙動における生物学的な関与を明らかにするとともに、汚染土壌中でヒ素形態変化に関与する新規微生物群の取得により、ヒ素汚染リスク低減技術や評価技術への応用が期待できる。また、本研究で実施した環境中での微生物群の活性全体を定量的に検出・測定する手法はヒ素以外の化学物質代謝へ応用も期待されることから、学術的な意義も高い。

報告書

(5件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Texas A&M University(U.S.A.)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Millimeter-scale topsoil layer blocks arsenic migration in flooded paddy soil2020

    • 著者名/発表者名
      Mitsunobu, S., Toda, M., Hamamura, N., Shiraishi, F., Tominaga, Y., Sakata, M.
    • 雑誌名

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      巻: 274 ページ: 211-227

    • DOI

      10.1016/j.gca.2020.01.038

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Expression of genes and proteins involved in arsenic respiration and resistance in dissimilatory arsenate-reducing Geobacter sp. strain OR-1.2019

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya, T., Ehara, A., Kasahara, Y., Hamamura, N., Amachi, S.
    • 雑誌名

      Applied and Environmnetal Microbiology

      巻: 85 号: 14

    • DOI

      10.1128/aem.00763-19

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The influence of chemical form of antimony on soil microbial community structure and arsenite oxidation activity2018

    • 著者名/発表者名
      Kataoka, T., Mitsunobu, S., Hamamura, N.
    • 雑誌名

      Microbes and Environment

      巻: 33 ページ: 214-221

    • NAID

      130007393735

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cellular response of Sinorhizobium sp. Strain A2 associated with arsenite oxidation.2015

    • 著者名/発表者名
      Fukushima, K., Huang, H., Hamamura, N.
    • 雑誌名

      Microbe and Environment

      巻: 30 号: 4 ページ: 330-334

    • DOI

      10.1264/jsme2.me15096

    • NAID

      130005116035

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Functional analysis of microbial communities associated with arsenic transformation in contaminated soil.2019

    • 著者名/発表者名
      Hamamura, N., Kataoka, T.
    • 学会等名
      The 11th Asian Symposium on Microbial Ecology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diversity of microbial arsenic and antimony transformation pathways associated with antimony mine tailing2019

    • 著者名/発表者名
      Hamamura, N., Yamashita, Y., Kataoka, T., Mitsunobu, S.
    • 学会等名
      Goldschmidt2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒ素の環境挙動に影響を及ぼす微生物代謝機構の多様性2019

    • 著者名/発表者名
      濱村奈津子
    • 学会等名
      資源・素材学会2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microbial Biotransformation of Toxic Metalloids and Its Bioremediation Potentials2019

    • 著者名/発表者名
      Hamamura, N., Okubo, T.,Mitsunobu, S.
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microbial community function and response associated with metalloid redox transformations in the contaminated environment2017

    • 著者名/発表者名
      Hamamura, N., Kataoka, T.
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microbial biotransformation of toxic metalloids and its bioremediation implications2017

    • 著者名/発表者名
      Hamamura, N., Mitsunobu, S.
    • 学会等名
      The 14th International Symposium on Persistent Toxic Substances
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 環境撹乱に対する微生物群集応答のダイナミクス:群集レベルの機能発現と遺伝子多様性をつなぐ観点からのアプローチ2017

    • 著者名/発表者名
      濱村奈津子
    • 学会等名
      進化群集生態学シンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Diversity of microbial metalloid transformation pathways and its geochemical implications2016

    • 著者名/発表者名
      Hamaura, N., Mitsunobu, S.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Diversity of microbial arsenic transformation pathways and community response to arsenic in a saline lake habitat2016

    • 著者名/発表者名
      Hamamura, N., Huang, H., Damdinsuren, N.
    • 学会等名
      The 8th Asian Symposium on Microbial Ecology
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 土壌環境のヒ素挙動に関与する微生物群集機能の解明2016

    • 著者名/発表者名
      片岡 剛文、濱村奈津子
    • 学会等名
      日本微生物生態学会第31会大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Microbial antimony transformation associated with antimony mine tailing2016

    • 著者名/発表者名
      Hamaura, N., Utsunomiya, S., Nakano, Y., Mitsunobu, S.
    • 学会等名
      Goldschmidt2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diversity of microbial arsenic transformation pathways associated with arsenic impacted environments2015

    • 著者名/発表者名
      Hamamura, N.
    • 学会等名
      4th Internationa Congress on Natural Science
    • 発表場所
      Changhua, Taiwan
    • 年月日
      2015-09-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microbial transformation of antimony and its geochemical implications2015

    • 著者名/発表者名
      Hamamura, N., Mori, K., Mitsunobu, S.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2015
    • 発表場所
      幕張
    • 年月日
      2015-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-11-04  

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