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廃水処理汚泥中に存在する未培養な超微小微生物の生態学的特性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21J11654
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

景政 柊蘭  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードCPR / Patescibacteria / 廃水処理 / サイズ分画 / メタゲノム解析
研究開始時の研究の概要

生物学的廃水処理メカニズムは、未培養系統群に属している微生物の存在などによりブラックボックスとなっている。特に、全容が把握されていない細菌がまとめられた系統群であるcandidate phyla radiation (CPR) に属する細菌が、廃水処理汚泥より常に検出されている。廃水処理汚泥中に存在しているほとんどのCPR細菌のポピュレーションは非常に小さいため、生態学的特性の把握のための解析が困難となっている。廃水処理汚泥をサイズ分画することでCPR細菌を濃集し、微生物群衆解析やメタゲノム解析などに適用することで、CPR細菌の生態学的特性を明らかにし、廃水処理において果たす役割を解明する。

研究実績の概要

本研究の目的は、廃水処理汚泥中に存在している未培養系統群の生理生態学的特性を明らかにし、廃水処理における役割を解明することである。廃水処理汚泥中には未培養系統群に属する細菌で構成されているCPRに属する細菌が普遍的に存在しており、廃水処理に寄与していることが示唆されている。そのため、CPR細菌の生理生態学的特性を解明し廃水処理における役割を明らかにする必要がある。今年度は、昨年度に確立した活性汚泥中のCPR細菌の集積手法を処理条件が異なる様々な廃水処理場の活性汚泥と消化汚泥に適用し、アンプリコン解析とメタゲノム解析に供した。CPR細菌の集積手法により、解析を行った廃水汚泥中のCPR細菌を集積することに成功し、活性汚泥と消化汚泥から多様なCPR細菌が検出された。検出された多様なCPR細菌の中には、サンプル間で共通して検出されるCPR細菌が存在している反面、特定の処理条件でのみ検出されるCPR細菌も存在していた。特定の処理条件でのみ検出されるCPR細菌の中には、活性汚泥にてコア微生物である可能性があるものが含まれており、CPR細菌は廃水処理において重要な系統群の一つである可能性が示された。さらに、多様なCPR細菌のゲノムbinsを回収することにも成功した。活性汚泥中に存在するCPR細菌の中には、他者との相互作用に関わる遺伝子を持っており、共起する細菌も存在していたことから、寄生性もしくは共生性の生活様式である可能性が示された。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Candidate phyla radiation (CPR)/<i>Candidatus</i> Patescibacteriaの実態を廃水処理システムの視点から理解する2023

    • 著者名/発表者名
      黒田 恭平、成廣 隆、藤井 直樹、中島 芽梨、景政 柊蘭、中井 亮佑、佐藤 久、久保田 健吾、金田一 智規
    • 雑誌名

      日本微生物生態学会誌

      巻: 38 号: 1 ページ: 2-13

    • DOI

      10.20709/jsmeja.38.1_2

    • ISSN
      2424-1989
    • 年月日
      2023-03-01
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diversity of <i>Candidatus</i> Patescibacteria in Activated Sludge Revealed by a Size-‍Fractionation Approach2022

    • 著者名/発表者名
      Kagemasa Shuka、Kuroda Kyohei、Nakai Ryosuke、Li Yu-You、Kubota Kengo
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 37 号: 2 ページ: n/a

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME22027

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] サイズ分画とメタゲノムによる活性汚泥中のPatescibacteriaの機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      景政 柊蘭、黒田 恭平、中井 亮佑、李 玉友、久保田 健吾
    • 学会等名
      第56回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Diversity of candidate phylum Patescibacteria in activated sludge as revealed by amplicon and metagenomic analyses2022

    • 著者名/発表者名
      Kagemasa Shuka、Kuroda Kyohei、Nakai Ryosuke、Li Yu-You、Kubota Kengo
    • 学会等名
      18th International Symposium on Microbial Ecology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] サイズ分画した活性汚泥より回収したCandidatus Saccharimonadiaの機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      景政 柊蘭、黒田 恭平、中井 亮佑、李 玉友、久保田 健吾
    • 学会等名
      第25回日本水環境学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] サイズ分画とメタゲノムによる活性汚泥中のPatescibacteriaの機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      〇景政柊蘭, 黒田恭平, 中井亮佑, 李玉友, 久保田健吾
    • 学会等名
      第56回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Strategy for Metagenomic Analysis of Patescibacteria in Activated Sludge2021

    • 著者名/発表者名
      〇Shuka Kagemasa, Kyohei kuroda, Ryosuke Nakai, Yu-You Li, Kengo Kubota
    • 学会等名
      The Water and Environment Technology Conference Online (WET2021-online)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Patescibacteriaの多様性と代謝特性2021

    • 著者名/発表者名
      〇景政柊蘭, 黒田恭平, 中井亮佑, 李玉友, 久保田健吾
    • 学会等名
      第24回日本水環境学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Diversity and genomic information of Patescibacteria in activated sludge2021

    • 著者名/発表者名
      〇Shuka Kagemasa, Kyohei kuroda, Ryosuke Nakai, Yu-You Li, Kengo Kubota
    • 学会等名
      The 9th International Symposium on Water Environment Systems ---with Perspective of Global Safety
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-03-26  

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