| 研究課題/領域番号 |
20KK0243
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分64:環境保全対策およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
寺田 昭彦 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30434327)
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| 研究分担者 |
黒岩 恵 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00761024)
徳山 英昭 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10363029)
末永 俊和 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (80828377)
安田 昌平 東京農工大学, 学内共同利用施設等, 産学官連携研究員 (10910672)
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| 研究期間 (年度) |
2020-10-27 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 亜酸化窒素 / N2O還元細菌 / メタゲノム解析 / 15Nトレーサー法 / 嫌気性アンモニア酸化 / 脱窒遺伝子 / メタトランスクリプトーム解析 / ゲル固定化 / 動力学的解析 / メタゲノム / 転写活性 / 電子伝達 / 15Nトレーサー / 脱窒 / 高度窒素除去システム / 電子競合 / 遺伝子発現 / 高度窒素除去 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、強い温室効果を示すガスである亜酸化窒素（N2O）の排出を削減するため、N2Oを消費して無害な窒素ガスに変換可能な細菌群の種類、機能、性能を明らかにすることを目的とする。特に、窒素を除去する高度排水処理施設に潜む高活性N2O還元細菌を独自培養装置で獲得し、最先端の解析により機能解明を行う。さらに、細菌を高密度に固定化する技術を開発することで、排水処理施設からのN2O排出の削減を目指す。
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| 研究実績の概要 |
嫌気性アンモニア酸化バイオリアクターに生息する微生物群集の活性、機能、および網羅的解析のため、バイオリアクターの連続運転、15Nトレーサー法を用いた活性試験、およびメタゲノム解析を実施した。N2Oの外部供給の有無による2つのバイオリアクターを並行して連続運転した結果、N2Oを外部添加して培養を行った微生物群の方が、高いN2O消費活性を有することが明らかになった。また、N2Oの外部添加の有無にかかわらず、亜硝酸還元酵素をコードする遺伝子を保有しないclade II nosZ型のN2O還元細菌が、従来から知られているclade I nosZ型のN2O還元細菌よりも多く生息していることが明らかになった。メタゲノム解析を実施した結果、Anaerolineaea, Ignavibacteria, Gemmatimonadota, Planctomycetotaのメタゲノムアセンブルゲノムを獲得した。これらのゲノム中にはclade II nosZを保有し、硝酸イオンからN2Oへの還元経路を担う酵素をコードするいずれかの遺伝子が欠損していることを確認した。また、Anaerolineaeaの一種であるDehalococcidiaのメタゲノムアセンブルゲノムは、N2Oの存在によって合成が阻害されるビタミンB12の合成経路の遺伝子を多く保有しており、過剰なN2O存在時でも代謝活性を維持しつつもN2O削減に寄与できる可能性が示唆された。
次にこのバイオリアクターからN2O還元細菌の分離培養を行った。Clade I nosZ型であり、亜硝酸還元酵素をコードする遺伝子が欠損している非脱窒性のN2O還元細菌Afipia carboxidovoransを獲得した。さらに、N2O還元細菌のゲル固定化を行い、ゲルの位置にかかわらず細菌を分散させて固定化できる条件を確立した。
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