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活性汚泥というブラックボックスの解剖と再構築:遺伝子発現から群中の個の挙動を見る

研究課題

研究課題/領域番号 17H04716
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 環境モデリング・保全修復技術
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

佐藤 由也  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (80711291)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円)
2019年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2018年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2017年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
キーワード活性汚泥 / 微生物環相互作用 / 微生物生態系 / メタトランスクリプトーム / 捕食性細菌 / メタゲノム / 代謝 / 微生物間相互作用 / 微生物 / 環境 / 種間相互作用 / メタトランスクリプトーム解析 / 共生
研究成果の概要

本研究では、数千種からなる複雑な微生物集団「活性汚泥」を対象に、系内で「誰が何をしているのか」を研究し、複数の鍵微生物を特定した。研究成果の一つは、系内にごくわずかにしか存在しない硝化細菌が、他の微生物との相互作用を介して水処理装置全体の活性を左右することを見出したことである。系内の存在量とその微生物の重要性は必ずしも一致せず、それが活性汚泥における予期せぬ性能低下の一因になることを示した。もう一つの成果は、活性汚泥内で他の細菌を食べる、捕食性細菌の機能と重要性を明らかにしたことである。水処理装置で増えすぎた微生物は余剰汚泥として廃棄されるが、捕食性細菌の働きは余剰汚泥の減容に有用であった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

自然環境では微生物は単独で存在することなく多種と共在しているが、そのような複雑な微生物コミュニティの中で「個々の微生物が何をしているのか」を明らかにすることは極めて難しい。本研究では、数千種からなる複雑な微生物コミュニティに遺伝子発現解析を適用し、個々の微生物の挙動を代謝レベルで解明することに成功しており、その技術的な進捗に大きな価値がある。また、研究対象に扱った活性汚泥は世界中で廃水処理に使われており、特定された重要微生物の情報や関連する知見は学術だけでなく産業的にも非常に重要である。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Transition of microbial community structures after development of membrane fouling in membrane bioreactors (MBRs)2020

    • 著者名/発表者名
      Sato Yuya、Zhao Yan-Jie、Hori Tomoyuki、Aoyagi Tomo、Inaba Tomohiro、Aizawa Hidenobu、Ogata Atsushi、Habe Hiroshi
    • 雑誌名

      AMB Express

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1186/s13568-020-0959-2

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ごくわずかな硝化細菌が活性汚泥による重油分解の効率を左右する2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤由也、堀知行、小池英明、羽部浩
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー

      巻: 78 ページ: 116-117

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Transcriptome analysis of activated sludge microbiomes reveals an unexpected role of minority nitrifiers in carbon metabolism2019

    • 著者名/発表者名
      Sato Yuya、Hori Tomoyuki、Koike Hideaki、Navarro Ronald R.、Ogata Atsushi、Habe Hiroshi
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 2 号: 1 ページ: 179-179

    • DOI

      10.1038/s42003-019-0418-2

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Activated sludge microbial communities of a chemical plant wastewater treatment facility with high-strength bromide ions and aromatic substances2019

    • 著者名/発表者名
      Zhao Yan-Jie†、Sato Yuya†、Inaba Tomohiro、Aoyagi Tomo、Hori Tomoyuki、Habe Hiroshi
    • 雑誌名

      The Journal of General and Applied Microbiology

      巻: 65 号: 2 ページ: 106-110

    • DOI

      10.2323/jgam.2018.05.002

    • NAID

      130007651705

    • ISSN
      0022-1260, 1349-8037
    • 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] 食べる:捕食の関係が作り出す水処理技術の新たな展開2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤由也、稲葉知大、青柳智、堀知行、羽部浩
    • 雑誌名

      環境バイオテクノロジー学会誌

      巻: 18 ページ: 21-26

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] メタトランスクリプトーム解析:RNA-seqで環境を診る2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤由也、小池英明
    • 雑誌名

      生物工学

      巻: 96 ページ: 403-407

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 活性汚泥の網羅的遺伝子発現解析(de novo RNA-seq)で見えた希少種の決定的な役割2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤由也、堀知行、小池英明、Navaro Ronald R.、尾形敦、羽部浩
    • 学会等名
      環境バイオテクノロジー学会2018年度大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 微生物コミュニティにおける捕食性細菌の代謝戦略2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤由也、稲葉知大、堀知行、羽部浩
    • 学会等名
      日本微生物生態学会第32回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] De novo RNA-seq deciphers an unexpected metabolic link between C and N in a complex microbiome2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤由也、堀知行、小池英明、Navaro Ronald R.、尾形敦、羽部浩
    • 学会等名
      ISME17 (17th International 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] 活性汚泥における微生物捕食メカニズム解析と汚泥減容化への応用2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤由也、稲葉知大、堀知行、成廣隆、羽部浩
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] De novo メタトランスクリプトーム解析とメタボローム解析の併用による捕食性細菌群の代謝戦略の解明2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤由也、稲葉知大、堀知行、羽部浩
    • 学会等名
      佐藤由也、稲葉知大、堀知行、羽部浩
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] De novo RNA-seq:微生物群集の挙動から環境中の反応をあぶり出す2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤由也
    • 学会等名
      第77回分析化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] メタトランスクリプトーム解析による活性汚泥中の微生物捕食の特徴づけ2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤由也、堀知行、稲葉知大、Navarro Ronald R.、尾形敦、羽部浩
    • 学会等名
      環境微生物系学会合同大会2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] De novo RNA-seq:活性汚泥微生物群の網羅的遺伝子発現解析で見えた希少種の決定的な役割2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤由也、堀知行、小池英明、Navarro Ronald R.、尾形敦、羽部浩
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] RNA-seqによる活性汚泥中の微生物捕食の特徴付け2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤由也、稲葉知大、堀知行、羽部浩
    • 学会等名
      第20回日本水環境学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 活性汚泥における微生物捕食作用の促進要因2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤由也、稲葉知大、堀知行、羽部浩
    • 学会等名
      日本水環境学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 活性汚泥における微生物捕食作用の機構解明と捕食促進による汚泥減容効果2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤由也、稲葉知大、堀知行、羽部浩
    • 学会等名
      本農芸化学会2018年度大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 食べる:捕食の関係が作り出す水処理技術の新たな展開2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤由也、稲葉知大、堀知行、羽部浩
    • 学会等名
      環境微生物系学会合同大会2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 産業技術総合研究所 環境微生物研究グループ

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/emri/114envmicrob/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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