| 研究課題/領域番号 |
22K04383
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22060:土木環境システム関連
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| 研究機関 | 新潟薬科大学 |
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研究代表者 |
井口 晃徳 新潟薬科大学, 応用生命科学部, 准教授 (60599786)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 生物学的排水処理プロセス / 分離培養 / 遺伝子解析 / 機能解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、生物学的排水処理プロセスにおける処理メカニズムや最適化を目標に、そのプロセスにおいて機能上重要と考えられる培養困難な未培養微生物を分離培養し、その特性や機能を培養に基づく表現形質とゲノム解析による遺伝的形質の双方から明らかにすることを目的する。微生物の表現型や遺伝的形質を明らかにし、実際の処理プロセスにフィードバックを可能とする微生物機能情報を得ることを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、生物学的排水処理プロセスにおける処理メカニズムや最適化を目標に、表現形質と遺伝的形質の双方から明らかにすることを目的としている。
現在本研究に関する2つの研究軸を立てて実験を遂行している。はじめに、生物処理プロセスにおいて機能上重要と考えられる培養困難な未培養微生物の機能上重要な微生物の選定として、特に半導体製品等の工業プロセスで排出される有害化学物質を処理する嫌気性廃水処理を対象に、当該プロセスに存在する有害物質分解菌の分離培養およびゲノム解析、そして未培養微生物を中心とする機能解明のため、特定遺伝子の伝播を解明する新たな手法の開発に取り組んだ。
電子製造排水が含有する水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、モノエタノールアミン(MEA)分解菌の分離培養を実施し、当該排水を処理する低温メタン発酵プロセスからこれらの分解菌の単離に成功した。TMAH分解菌は、TMAHを直接メタン化するメタン生成古細菌であり、系統的に近縁なメタン菌種はTMAH分解能を持たず、本菌株に特徴的な形質であることが判明した。当該細菌のゲノム解析を実施し、本分離株が保有する遺伝形質を網羅的に明らかにした。MEA分解菌においては、当該排水処理プロセスから、系統的に新規なMEA分解細菌を2種分離培養することができた。
未培養微生物の機能解析を目的に、微生物種間における特定遺伝子の伝播を解析するため、好感度FISH法と蛍光細胞分取装置を併用したプラスミドDNA由来遺伝子と菌種を結びつける新たな手法開発を実施した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
半導体等の電子製品製造プロセスにおいて排出される排水を処理するメタン発酵プロセスから、TMAH分解メタン生成古細菌、MEA分解細菌の単離および生理学的性質の一部決定まで進んでいる。さらにTMAH分解菌に関してはゲノム解析も完了した。またこれらの成果の一部を学会にて発表を実施し、さらに菌株の分離培養については学術論文として成果をまとめ、学会誌に受理された。現在ゲノム解析の成果に関する学術論文について投稿目前の状況であること、未培養微生物の機能と系統を結びつける新たな手法開発についても、現在学術論文として成果をまとめ、投稿中の状況である。これらのことから概ね順調に進んでいると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
TMAH分解メタン生成古細菌の遺伝的な形質を明らかにするため、RNAseq解析や比較ゲノム解析を駆使することで、TMAH分解に直接関与するような責任遺伝子の同定を試みる。様々な培養条件を実施しつつ、各培養条件におけるトランスクリプートム解析を実施し、TMAH分解酵素やメチル基転移タンパク質の同定を実施する。また新規微生物の分離培養および機能解析については、現在のところは有害化学物質含有排水を処理するメタン発酵プロセスに着眼をして研究を実施しているが、現在これらのプロセスから分離培養した菌株の特性解析等を実施しつつ、さらにメタン発酵として広範囲に利活用されている嫌気性消化プロセス等の未培養微生物の分離培養・機能解析にも着手していく。特に嫌気性消化においては、難分解性の未利用バイオマスの高効率なメタン化が求められており、これらのメタン化に寄与する微生物群の分離培養や機能解析をすすめていくことを計画している。
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