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アルカリ化酵母とその酵素系による強酸性水圏中和の分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K07868
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 水圏生命科学
研究機関東京海洋大学

研究代表者

浦野 直人  東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (90262336)

研究分担者 岡井 公彦  東京海洋大学, 学術研究院, 助教 (00596562)
石田 真巳  東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (80223006)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード酵母 / 強酸性水 / 中和 / pH耐性 / 分子機構 / 酵素 / 酸性水圏 / 中性水圏 / 塩基性水圏 / アルカリ化酵母 / 広域pH耐性酵母 / バイオリアクター / アミノ酸代謝 / 強酸性水圏 / 中性圏 / 中和活性 / 中和能 / 生態系 / 微生物 / 環境 / 遺伝子 / バイオテクノロジー
研究成果の概要

アルカリ化酵母はアンモニウムを生成することで強酸性水を中和する能力を持つ。酵母を酸性・中性・塩基性水で培養したが、細胞内タンパク質の合成に大きな変化は無かった。また各pH下でアンモニウムを生成していた。中性~塩基性水になると、有機酸の生成能が高まった。酵母はアンモニウムと有機酸の生成量を変化させて、pHを調節していることがわかった。
アルカリ化酵母は酸性・中性・塩基性いずれの自然水圏にも生息していた。これらの酵母は酵母種がほぼ同一であり、酸性~塩基性のいずれの環境でも増殖可能な、広域pH耐性を持っていた。
固定化酵母により強酸性水を中和してアンモニウムを吸着するバイオリアクタを構築した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

日本にはpH1-3の強酸性の第1級河川が幾つか存在する。こうした河川では魚介類が生息せず、農業用水や養殖水にも使用できない死の川と言われてきた。石灰投与による中和事業が進み、中和工場に下流からは、河川に中和水が流れるようになった。一方で石灰による2次汚染も発生して、あるレベルでの石灰耐性を持つ魚介類しか生息できない水圏環境となっている。
アルカリ化酵母は、アンモニウムイオンを生成することで強酸性水を中和する能力を持つ。当該酵母により強酸性水を中和して、過剰な案もアンモニウムイオンを吸着除去することで、環境に優しい中和が実現できる。本研究成果は生活水や農業用水の製造に利用可能と考えている。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Effect of Acid Species on Cryptococcus sp. T1 and Construction of Its Bioreactor System for Continuous Neutralization of Acidic Media2019

    • 著者名/発表者名
      Shintato Nagaoka, Yuko Kajiwara, Sayaka Toyama, Masahiko Okai, Masami Ishida, Naoto Urano
    • 雑誌名

      Advances in Microbiology

      巻: 9 号: 01 ページ: 74-86

    • DOI

      10.4236/aim.2019.91006

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular Phylogeny and Phenotypic Characterization of Yeasts with a Broad Range of pH Tolerance Isolated from Natural Aquatic Environments2019

    • 著者名/発表者名
      Naoto Urano, Ayaka Shirao, Yuka Naito, Masahiko Okai, Masami Ishida, Masachika Takashio
    • 雑誌名

      Adavances in Microbiology

      巻: 9 号: 01 ページ: 56-73

    • DOI

      10.4236/aim.2019.91005

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] 強酸性環境を中和する酵母2018

    • 著者名/発表者名
      浦野直人、長岡真太郎、岡井公彦
    • 雑誌名

      科学・技術研究

      巻: 7 ページ: 27-33

    • NAID

      130007402925

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Characterization of yeasts capable of neuralizing acidic media from natural neutral environments2018

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Nagaoka, Takako Kobayashi, Yuko Kajiwara, Masahiko Okai, Masami Ishida, Naoto Urano
    • 雑誌名

      Advances in Microbiology

      巻: 7 ページ: 887-897

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Isolation of aquatic yeasts with the ability to neutralize acidic media, from an extremely acidic river near Japan's Kusatsu-Shirane Volacano2017

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Mitsuya, Takuya Hayashi, Yu Wang, Mami Tanaka, Masahiko Okai, Masami Ishida, and Naoto Urano
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 124(1) ページ: 43-46

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Neutralization of acidic drainage by Cryputococcous sp. by immobilied in alginate beads2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Okai, Chisato Suwa, Shintaro Nagaoka, Nobuo Obara, Masami, Ishida, Naoto Urano
    • 雑誌名

      Bioscience, Bioctechnology, and Biochemistry

      巻: 81(11) ページ: 2216-2224

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 水圏に生息する天然酵母の単離と有効利用2016

    • 著者名/発表者名
      浦野直人、三矢太亮、岡井公彦
    • 雑誌名

      生物工学会誌

      巻: 第6号 ページ: 319-323

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 強酸性水圏由来微生物に関する研究11:アルカリ化酵母による酸性水中和の分子機構解析2018

    • 著者名/発表者名
      長岡真太郎、梶原優子、岡井公彦、石田真巳、浦野直人
    • 学会等名
      平30年度日本水産学会春期大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 強酸性水圏由来微生物に関する研究12:アルカリ化酵母による強酸性水中和システムに及ぼすアルミニウムイオンの影響2018

    • 著者名/発表者名
      梶原優子、長岡真太郎、岡井公彦、石田真巳、浦野直人
    • 学会等名
      平成30年度日本水産学会春期大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 強酸性水圏由来微生物に関する研究9:アルカリ化酵母・酵素による酸性水中和機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      長岡真太郎、梶原優子、岡井公彦、石田真巳、浦野直人
    • 学会等名
      平成28年度日本水産学会秋季大会
    • 発表場所
      近畿大学農学部奈良キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 強酸性水圏由来微生物に関する研究10:アルカリ化酵母・酵素バイオリアクターによる強酸性水の中和システムも構築2016

    • 著者名/発表者名
      梶原優子、長岡真太郎、岡井公彦、石田真巳、浦野直人
    • 学会等名
      平成28年度日本水産学会秋季大会
    • 発表場所
      近畿大学農学部奈良キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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