バイオマスから微生物発電における電子フローのメタゲノム解析

• 研究課題/領域番号: 15K07820
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境農学(含ランドスケープ科学)
• 研究機関: 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
• 研究代表者: 横山 浩 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, 上級研究員 (40391370)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 発電細菌 / バイオマス / 水処理 / 遺伝子解析 / メタゲノム解析 / 微生物燃料電池 / 酸化鉄 / 菌叢解析 / メタゲノム / 電子フロー

研究成果の概要

微生物燃料電池（MFC）は、様々な有機性排水から直接発電できる新規リアクターである。しかし、発電のメカニズムは殆ど解明されていない。本研究はメタゲノム解析により電子フローを解析して、発電メカニズムを解明することが目的である。
それぞれ異なる負極を持つ３台のMFCを培養した。比較として、開回路で培養したMFCも培養した。負極上に形成されたバイオフィルムの遺伝子配列をWGS法で決定して、メタゲノム解析を行った。その結果、シグナル伝達系遺伝子群が閉回路サンプルで多く検出され、微生物発電において重要な役割がある可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Community analysis of biofilms on flame-oxidized stainless steel anodes in microbial fuel cells fed with different substrates (2017)
  • 著者名/発表者名: Eyiuche NJ, Asakawa S, Yamashita T, Ikeguchi A, Kitamura Y, Yokoyama H.
  • 雑誌名: BMC Microbiology 巻: 17 号: 1 ページ: 145-145
  • DOI: 10.1186/s12866-017-1053-z
  • NAID: 120006624610
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparison of Anodic Community in Microbial Fuel Cells with Iron Oxide-Reducing Community (2016)
  • 著者名/発表者名: 横山浩、石田三佳、山下恭広
  • 雑誌名: Journal of Microbiology and Biotechnology 巻: 26 号: 4 ページ: 757-762
  • DOI: 10.4014/jmb.1510.10037
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A novel open-type biosensor for the in-situ monitoring of biochemical oxygen demand in an aerobic environment (2016)
  • 著者名/発表者名: 山下恭広、大川夏貴、石田三佳、金森裕之、佐々木晴美、片寄裕一、横山浩
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 38552-38552
  • DOI: 10.1038/srep38552
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of organic matter removal and electricity generation by using integrated microbial fuel cells for wastewater treatment (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Yamashita, Mitsuyoshi Ishida, Akifumi Ogino & Hiroshi Yokoyama
  • 雑誌名: Environmental Technology 巻: 37 号: 2 ページ: 228-236
  • DOI: 10.1080/09593330.2015.1066874
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhanced electrical power generation using flame-oxidized stainless steel anode in microbial fuel cells and the anodic community structure (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamashita T, Ishida M, Asakawa S, Kanamori H, Sasaki H, Ogino A, Katayose Y, Hatta T, Yokoyama H.
  • 雑誌名: Biotechnology for Biofuels 巻: 9 号: 1 ページ: 62-62
  • DOI: 10.1186/s13068-016-0480-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり