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嫌気性処理プロセスにおけるファージの多様性解明と宿主探索技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19J11931
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分22060:土木環境システム関連
研究機関東北大学

研究代表者

倪 嘉苓  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2020年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード機能微生物 / メタゲノム / 16S rRNA遺伝子 / ファージ / PMA-PCR / 嫌気性処理 / ファージ多様性 / 生菌
研究開始時の研究の概要

本研究では嫌気性処理プロセスの安定性とパフォーマンスを評価するため、嫌気性処理プロセスにおけるファージの多様性解明と宿主探索技術の開発研究を行う。メタゲノム解析を用いて、ファージ群集および機能的多様性を明らかにする。また、汚泥サンプルから幾つかの宿主候補を分離して、それらに感染するファージを分離する。最終的には処理プロセス中における宿主ファージの関連性を明らかにする。

研究実績の概要

本年度の計画は、先ずはファージ多様性解析実験条件を確立して、今まであった問題点の解決と共に、得られたデータの解析を引き続き行うことである。更に、実際的に稼働している低温AnMBR内のコア微生物を明らかにして、リアクター内のファージと機能微生物の関係性を探すことである。
本年度の実施状況は以下の通り:
計画通り16S rRNA遺伝子のアプリコンシーケンシングで実稼働の嫌気性処理プロセスにおける微生物の群集構造を解析した。PMAで処理した前後、微生物構造の比較を行い、低温リアクター内"生きている"微生物群集を検出した。更に、PMA処理前後リアクター内に有機物分解のパスウェイを比較して、実際的に行った分解プロセスを把握した。低温反応器内の微生物と水処理の状況を全体的に理解することにより、嫌気性低温微生物群集の構造モデルが構築され、低温水処理に関する将来の研究の参考にもなる。研究結果をまとめて、学術雑誌に投稿した。
微生物に関する研究だけではなく、ファージ側の研究も進めた。得られたファージのメタゲノムデータを用いて、データベースから検索して、knownとunknownファージのジェネラル情報を明らかにした。更に、メタゲノムによるcontigを作って、幾つのファージのメタゲノムと遺伝子の情報を推測した。従来の方法と比べ、40%以上のファージのメタゲノム結果によって、高効率のファージ回収の方法を作った。しかし、ウィルスやファージに属したcontigの数は以前の研究より少ないし、タンパク質のBLASTの結果により、低い類似性が出来た。以上の結果によって、本研究ではファージの高回収率を実現した。メタゲノムの解析方法は改善する必要がある。将来的には、Hiseqなどの方法を用いて、深い分析を行い、より完全な情報を取得することを考えている。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Microbial Characteristics in Anaerobic Membrane Bioreactor treating Domestic Sewage: Effects of HRT and process performance2021

    • 著者名/発表者名
      Jialing Ni、Jiayuan Ji、Yu-You Li、 Kengo Kubota
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Sciences

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of two anaerobic membrane bioreactors with different pore size membranes for municipal wastewater treatment2020

    • 著者名/発表者名
      Ji Jiayuan、Sakuma Satoshi、Ni Jialing、Chen Yujie、Hu Yisong、Ohtsu Akito、Chen Rong、Cheng Hui、Qin Yu、Hojo Toshimasa、Kubota Kengo、Li Yu-You
    • 雑誌名

      Science of The Total Environment

      巻: 745 ページ: 140903-140903

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2020.140903

    • 関連する報告書
      2020 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] Uncovering Viable Microbiome in Anaerobic Sludge Digesters by Propidium Monoazide (PMA)-PCR2020

    • 著者名/発表者名
      Ni Jialing、Hatori Shingo、Wang Yin、Li Yu-You、Kubota Kengo
    • 雑誌名

      Microbial Ecology

      巻: 79 号: 4 ページ: 925-932

    • DOI

      10.1007/s00248-019-01449-w

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Temperature-phased anaerobic co-digestion of food waste and paper waste with and without recirculation: biogas production and microbial structure2020

    • 著者名/発表者名
      Lu Li, Zhe Kong, Yu Qin, Jing Wu, Aijun Zhu, Benyi Xiao, Jialing Ni, Kengo Kubota, Yu-You Li
    • 雑誌名

      Science of The Total Environment

      巻: 724 ページ: 138168-138168

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2020.138168

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Effect of HRT on Characteristics of Microorganisms in Anaerobic Membrane Bio-reactor2020

    • 著者名/発表者名
      Jialing Ni、Jiayuan Ji、Yu-You Li、 Kengo Kubota
    • 学会等名
      The Water and Environment Technology Conference Online 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phosphate Precipitation in Anammox-Dependent Nitrogen Removal Process Using Up-flow Fixed-bed Bioreactor2020

    • 著者名/発表者名
      宋穎, 倪嘉苓, 李玉友
    • 学会等名
      第54回日本水環境学会年会(2019年度)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Detection and Quantification of Viable Microbiome in Anaerobic Sludge Digester using Propidium Monoazide (PMA)‐PCR2019

    • 著者名/発表者名
      Jialing Ni, Shingo Hatori, Yin Wang, Yu-You Li, Kengo Kubota
    • 学会等名
      8th IWA Microbial Ecology and Water Engineering Specialist Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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