| 研究課題/領域番号 |
19H04241
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分63010:環境動態解析関連
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
黒岩 恵 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00761024)
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| 研究分担者 |
高見 英人 東京大学, 大気海洋研究所, 特任研究員 (70359165)
大久保 卓 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海底資源研究開発センター, ポストドクトラル研究員 (70749275)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2019年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
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| キーワード | 窒素安定同位体 / トレーサー / anammox / メタゲノム / 機能ポテンシャル解析 / 15Nトレーサー / 代謝ポテンシャル解析 / 15N トレーサー / メタトランスクリプトーム / アナモックス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、申請者らが集積・ゲノム再構築を行った新種のanammox細菌を対象に、メタトランスクリプトーム解析と独自に開発した同位体化学的手法とを駆使することで、詳細なanammox代謝経路とそれを担う遺伝子の解析を行う。さらに、独自に開発した最新の生理・代謝機能評価システム(MAPLE)と種々の比較ゲノム解析ツールを用いて、複数のanammox細菌の機能ポテンシャルとゲノム構造の詳細な解析を行う。これらの知見を統合し、これまで注目されてこなかったanammox代謝経路の多様性を明らかにするとともに、原始的anammox反応から多様化した進化プロセスの謎に迫る。
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| 研究成果の概要 |
無機合成培地を供給する上向流式anammoxリアクターに集積したanammox微生物群を対象に、窒素安定同位体で標識されたanammox反応の基質・中間生成物を添加・培養し、GCMSでガス代謝をモニタリングすることで基質利用特性を明らかにした。メタゲノム解析から細菌組成および機能ポテンシャルの変動を調査し、anammoxと脱窒細菌群の相互作用を推定した。これらとanammox細菌の比較ゲノム解析とを総合し、anammoxに共通する特性がNOとNH4＋からN2を生成する機能であることを提唱した。また、NO2-の利用性もしくは用いる酵素と、hao遺伝子群の保有パターンに多様性があることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年、環境への窒素負荷は産業革命以前の2倍以上に拡大し、我々の健康や生活に対して多面的な損失を引き起こしている。anammox反応は無機態窒素を無害な窒素ガスに還元する生物反応であり、環境中における機能解明に加え、排水処理での利用が期待されている。一方、anammox細菌の、培養の困難さ・ゲノム情報の不十分さ・生理生態機能の情報不足、が障壁となっている。本研究は、独自に開発した解析手法を活用し、anammox細菌の基質利用能・共在細菌との相互作用・ゲノム情報に基づく機能ポテンシャルの知見を拡充し理解を深めるとともに、今後の関連研究におけるホットトピックを提起した。
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