植物と微生物のスーパーシンビオーム系の創出とそれを利用した排水処理

• 研究課題/領域番号: 24310057
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境技術・環境材料
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 遠山 忠 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (60431392)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2013年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2012年度: 12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円)
• キーワード: 環境保全技術 / 環境修復技術 / 排水処理 / 植物根圏 / 水生植物 / 植生浄化 / 内分泌撹乱化学物質 / 植物・微生物共生 / 植物成長促進微生物 / 植物成長促進根圏微生物

研究成果の概要

本研究は、水生植物の根圏における植物と微生物の共生・相互作用が発揮する新しい現象、能力と効果を分子レベルで解明するとともに、その作用効果を最大限発揮させること、さらにその効果を利用した効率的な窒素・リン除去と有機化学物質除去技術を開発することを目的とした。
研究を通じて、１．ウキクサ科植物やヨシなどの水生植物の生長、光合成活性と窒素・リン取り込みを２倍程度促進する植物成長促進細菌（PGPB）の分離、植物-PGPB共生作用の解明と窒素・リンの高効率除去の実証、２．内分泌撹乱化学物質を効率よく分解する微生物の分離と特徴付け、植物-分解菌共生作用の解明と長期持続排水処理の実証に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of various duckweed species on phenol degradation in environmental waters (2014)
  • 著者名/発表者名: Yan Li, Tadashi Toyama, Yasuhiro Tanaka, Yueqin Tang, Xiaolei Wu and Kazuhiro Mori
  • 雑誌名: Japanese Jornal of Water Treatment Biology 巻: 50 ページ: 95-103
  • NAID: 130006471117
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sustainable Biodegradation of Bisphenol A by Spirodela polyrrhiza and Novosphingobium sp. FID3 association (2014)
  • 著者名/発表者名: Li Yan, Toyama T, Furuya T, Iwanaga K, Tanakaka Y, Mori K
  • 雑誌名: Journal of Water Environment Technology 巻: 12 ページ: 43-54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sustainable removal of nitrophenols by rhizoremediation using four strains of bacteria and giant duckweed (Spirodela polyrhiza) (2014)
  • 著者名/発表者名: R. A. Kristanti, T. Toyama, T. Habiharata, Y. Tanaka, K. Mori
  • 雑誌名: Water, Air and Soil Pollution 巻: 225 号: 4 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1007/s11270-014-1928-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bioaugmentation involving a bacterial consortium isolated from the rhizosphere of Spirodela polyrhiza for treating water contaminated with a mixture of four nitrophenol isomers (2014)
  • 著者名/発表者名: R. A. Kristanti, T. Toyama, T. Habiharata, Y. Tanaka, K. Mori
  • 雑誌名: Royal Society of Chemistry 巻: 4 号: 4 ページ: 1616-1621
  • DOI: 10.1039/c3ra44892d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sustainable biodegradation of phenolic endocrine-disrupting chemicals by Phragmites australis-rhizosphere bacteria association (2013)
  • 著者名/発表者名: Toyama T, Ojima T, Tanaka Y, Mori K and Morikawa M
  • 雑誌名: Water Science and Technology 巻: 68 号: 3 ページ: 522-529
  • DOI: 10.2166/wst.2013.234
  • 査読あり
• [雑誌論文] 総説：植物根圏での植物と微生物の相互作用による化学物質の分解 (2013)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠、田中靖浩、森一博
  • 雑誌名: 環境バイオテクノロジー学会誌 巻: 13 ページ: 69-77
• [雑誌論文] Occurrence of 4-tert-butylphenol (4-t-BP) biodegradation in an aquatic sample caused by the presence of Spirodela polyrrhiza and isolation of a 4-t-BP-utilizing bacterium. (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogata, T. Toyama, N. Yu, X. Wang, K. Sei, M. Ike
  • 雑誌名: Biodegradation 巻: 24 号: 2 ページ: 191-202
  • DOI: 10.1007/s10532-012-9570-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] The 4-tert-butylphenol-utilizing bacterium Sphingobium fuliginis OMI can degrade bisphenols via phenolic ring hydroxylation and meta-cleavage pathway (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogata, S. Goda, T.Toyama, K. Sei, M. Ike
  • 雑誌名: Environmental Science and Technology 巻: 47 号: 2 ページ: 1017-1023
  • DOI: 10.1021/es303726h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biodegradation of bisphenol A and 4-alkylphenols by Novosphingobium sp.strain TYA-1 and its potential for treatment of polluted water (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Toyama, Y. Kainuma, S.Kikuchi, K. Mori
  • 雑誌名: Water Science and Technology 巻: 66 号: 10 ページ: 2202-2208
  • DOI: 10.2166/wst.2012.453
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation and characterization of 3-nitrophenol-degrading bacteria associated with rhizosphere of Spirodela polyrrhiza (2012)
  • 著者名/発表者名: Kristanti RA, Kanbe M, Hadibarata T, Toyama T, Tanaka Y, Mori K
  • 雑誌名: Environmental science and pollution research international 巻: (In press) 号: 5 ページ: 800-807
  • DOI: 10.1007/s11356-012-0836-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accelerated biodegradation of nitrophenols in the rhizosphere of Spirode la polyrrhiza (2012)
  • 著者名/発表者名: R. A. Kristanti, M. Kanbe, T. Toyama, Y. Tanaka, Y.Q. Tang, X. Wu, K. Mori
  • 雑誌名: Journal of Environmental Sciences 巻: 24 号: 5 ページ: 800-807
  • DOI: 10.1016/s1001-0742(11)60839-5
  • 査読あり
• [学会発表] 成長促進細菌による微細藻類の光合成能力とバイオマス生産性の向上 (2015)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠、神戸政広、田中靖浩、森一博
  • 学会等名: 第49回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] "Potential of Aquatic Plants in Water and Sediment Purification, and Biofuel Production (2015)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Toyama
  • 学会等名: "2nd International Young Researcher's Workshop River Basin Environment and Management
  • 発表場所: Hanoi University of Science (Hanoi, Vietnam)
  • 年月日: 2015-01-05 – 2015-01-06
  • 招待講演
• [学会発表] Effects of Common Reed (Phragmites australis) on Nitrogen Removal and Abundance of Ammonia-oxidizing and Denitrifying Microorganisms in Freshwater Sediment (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadashi TOYAMA, Yuki NISHIMURA, Yuka OGATA, Kazunari SEI, Kazuhiro MORI, Michihiko IKE
  • 学会等名: 9th IWA International Symposium on Waste Management Problems in Agro-Industries (AGRO'2014)
  • 発表場所: The Crown Palais New Hankyu Kochi (Kochi, Japan)
  • 年月日: 2014-11-24 – 2014-11-26
• [学会発表] 芳香族化合物の微生物吸着に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 水野寛之、田中靖浩、遠山忠、森一博
  • 学会等名: 日本水処理生物学会第51回大会
  • 発表場所: 山梨JA会館（甲府市）
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] 水生植物による栄養塩吸収モデルと植物成長促進微生物（PGPB）適用植生への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 戸田勇貴、田中靖浩、遠山忠、森一博
  • 学会等名: 日本水処理生物学会第51回大会
  • 発表場所: 山梨JA会館（甲府市）
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] Characterization of phenol-degrading bacteria in the rhizosphere of duckweeds (2014)
  • 著者名/発表者名: Yan Li, Tadashi Toyama, Yasuhiro Tanaka and Kazuhiro Mori
  • 学会等名: 日本水処理生物学会第51回大会
  • 発表場所: 山梨JA会館（甲府市）
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] Plant growth-promoting bacterium Acinetobacter calcoaceticus P23のウキクサ科の植物に対する成長促進効果とその応用性について (2014)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠、田中靖浩、森一博, 池道彦, 森川正章
  • 学会等名: 日本水処理生物学会第51回大会
  • 発表場所: 山梨JA会館（甲府市）
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] "Enhanced Production of Duckweed Biomass Using a Novel Plant Growth-Promoting Bacterium, Sinorhizobium sp. SP4 (2014)
  • 著者名/発表者名: "Michihiko Ike, Masashi Kuroda, Tadashi Toyama, Kazuhiro Mori
  • 学会等名: "5th Kobe University Brussels European Centre Symposium. Innovation, Environment, and Globalization-Latest EU-Japan Research Collaboration-
  • 発表場所: Thon Hotel Bristol Stephanie (Brussels, Belgium)
  • 年月日: 2014-10-14
  • 招待講演
• [学会発表] 成長促進細菌の共培養による微細藻類の増殖と光合成の促進 (2014)
  • 著者名/発表者名: 遠山 忠, 黒田 真史, 田中 靖浩, 森 一博, 池 道彦
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] ウキクサ成長促進細菌Acinetobacter calcoaceticus P23の陸上植物への影響評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 影本敬太、菅原雅之、尾島拓也、三輪京子、森川正章、遠山忠
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] ヨシ植栽による底質からの窒素除去とそのメカニズム解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠
  • 学会等名: 日本水環境学会・東北支部・人工湿地ワークショップ
  • 発表場所: 東北工業大学一番町ロビー（仙台市）
  • 年月日: 2014-08-29
• [学会発表] Enhancement of photosynthesis, biomass production and nutrient uptake of duckweed by plant growth-promoting bacteria (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadashi TOYAMA, Yasuhiro TANAKA, Kazuhiro MORI, Masaaki MORIKAWA
  • 学会等名: International Union of Microbiological Societies Congresses 2014
  • 発表場所: Montréal’s Convention Centre (Montreal, Canada)
  • 年月日: 2014-07-27 – 2014-08-01
• [学会発表] Enhanced biodegradation of endocrine-disrupting chemicals by cooperative relationship between common reed and rhizosphere bacteria (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadashi TOYAMA, Yasuhiro TANAKA, Kazuhiro MORI
  • 学会等名: Water and Environment Technology Conference 2014 (WET2014)
  • 発表場所: Waseda University (Tokyo, Japan)
  • 年月日: 2014-06-28 – 2014-06-29
• [学会発表] ヨシとSphingobium sp. TIK1株の相互作用によるフェノール性内分泌撹乱化学物質の効率的な分解 (2014)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠、田中靖浩、森一博
  • 学会等名: 第48回日本水環境学会
  • 発表場所: 仙台市、東北大学
• [学会発表] Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR)によるヨシの成長と水質浄化の促進 (2013)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠,田中靖浩,森川正章,森一博
  • 学会等名: 第47回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 大阪工業大学 大宮キャンパス(大阪市)
  • 年月日: 2013-03-13
• [学会発表] 4-tert-ブチルフェノール分解菌Sphingobium fuliginis OMI 株によるビスフェノール類(BPs)の分解特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 合田昌平,尾形有香,遠山忠,池道彦
  • 学会等名: 第47回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 大阪工業大学 大宮キャンパス(大阪市)
  • 年月日: 2013-03-11
• [学会発表] 環境水におけるAcinetobacter calcoaceticus P23によるコウキクサの生長促進効果の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 土倉嵩一郎,遠山忠,森川正章,池道彦
  • 学会等名: 第47回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 大阪工業大学 大宮キャンパス(大阪市)
  • 年月日: 2013-03-11
• [学会発表] Sinorhizobium sp. SP4によるウキクサの光合成能力、バイオマス生産と水質浄化機能の向上 (2013)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠、田中靖浩、森一博、森川正章
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島市、広島国際会議場
• [学会発表] ウキクサとplant growth-promoting bacteriaを利用した下水からの効率的な栄養塩除去とデンプン系バイオマス生産 (2013)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠、田中靖浩、森一博
  • 学会等名: 日本水処理生物学会第50回大会
  • 発表場所: 神戸市、神戸水道局たちばな職員研修センター
• [学会発表] 植物成長促進微生物（Plant Growth-Promoting Bacteria）による微小藻類の光合成能力、バイオマス生産および栄養塩除去の向上 (2013)
  • 著者名/発表者名: 神戸政広、遠山忠、田中靖浩、森一博
  • 学会等名: 日本水処理生物学会第50回大会
  • 発表場所: 神戸市、神戸水道局たちばな職員研修センター
• [学会発表] 水生植物の根圏強化による省エネ型水質浄化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠
  • 学会等名: 環境バイオテクノロジー学会 2013年度大会 年会シンポジウム
  • 発表場所: 北九州市、北九州国際会議場
  • 招待講演
• [学会発表] Plant growth-promoting rhizobacterium, Sinorhizobium sp. SP4, enhances biomass growth, nutrient uptake and starch production of giant duckweed (Spirodela polyrrhiza) (2013)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Toyama, Takumi Nakayama, Yasuhiro Tanaka, Kazuhiro Mori and Masaaki Morikawa
  • 学会等名: Water and Environmental Technology Conference 2013
  • 発表場所: Tokyo University of Agriculture and Technology, Tokyo, Japan
• [学会発表] Phenolic compounds degradation in the rhizosphere of giant duckweed (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Mori, Tadashi Toyama, Yasuhiro Tanaka
  • 学会等名: The second International Conference on Duckweed Research and Applications
  • 発表場所: The State University of New Jersey, New Jersey, USA
• [学会発表] Enhanced photosynthesis, biomass production and nutrient uptake of duckweeds by plant growth-promoting bacterium, Sinorhizobium sp. SP4 (2013)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Toyama, Yasuhiro Tanaka, Kazuhiro Mori, Masaaki Morikawa
  • 学会等名: The second International Conference on Duckweed Research and Applications
  • 発表場所: The State University of New Jersey, New Jersey, USA
• [学会発表] ヨシとシュードモナス細菌の共生系によるフェノール性内分泌撹乱化学物質の分解とその廃水処理への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠,田中靖浩,森一博
  • 学会等名: 日本水処理生物学会 第49回大会
  • 発表場所: 北里大学白金キャンパス(東京都)
  • 年月日: 2012-11-25
• [学会発表] ウキクサの成長を促進するPlant Growth-Promoting Rhizobacteriaの分離とその特徴づけ (2012)
  • 著者名/発表者名: 遠山忠,田中靖浩,森一博
  • 学会等名: 第64回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(神戸市)
  • 年月日: 2012-10-24
• [学会発表] Biodegradation of various phenolic endocrine-disrupting chemicals by Sphingobium spp. Strains isolated from Phragmites australis rhizosphere and their potential for treatment of polluted water (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Toyama, Y. Tanaka, K. Mori
  • 学会等名: 5th International Symposium on Biosorption and Biorem ediation
  • 発表場所: Prague (Czech Republic)
• [学会発表] Isolation and characterization of nitrophenols-degrading bacteria associated with rhizosphere of giant duckweed (Spirodela polyrrhiza) (2012)
  • 著者名/発表者名: R. A. Kristanti, M. Kanbe, T. Toyama, Y. Tanaka, K. Mori
  • 学会等名: Water and Environment Technology Conference
  • 発表場所: Tokyo (Japan)
• [学会発表] Sustainable degradation of bisphenol A by Spirodela polyrrhiza and bacteria association (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Li, T Furuya, K. Iwanaga, T. Toyama, Y. Tanaka, K. Mori
  • 学会等名: Water and Environment Technology Conference
  • 発表場所: Tokyo (Japan)
• [学会発表] Effect of Phragmites australis rhizosphere on microbial nitrogen cycling and abundances of ammonia-oxidizing and denitrifying microbes in freshwater sediments (2012)
  • 著者名/発表者名: I . Toyama, Y. Nishimura, T, Yokoyama, K. Sei, Y. Tanaka, K. Mori, M. Ike
  • 学会等名: Water and Environment Technology Conference
  • 発表場所: Tokyo (Japan)
• [学会発表] The potential of rhizoaugmentation using Spirodela polyrrhiza and nitrophenol (NP)-degrading bacteria for sustainable treatment of NPs polluted water (2012)
  • 著者名/発表者名: R. A. Kristanti, M. Kanbe, T. Toyama, Y. Tanaka, K. Mori
  • 学会等名: The 10th International Symposium on Southeast Asian Water Environment
  • 発表場所: Hanoi (Vietnam)
• [学会発表] Sustainable biodegradation of phenolic endocrine-disrupting chemicals by Phragmites australis-rhizosphere bacteria association (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Toyama, Y. Tanaka, K. Mori
  • 学会等名: 13th International Conference Wetland Systems for Water Pollution Control
  • 発表場所: Perth (Australis)
• [備考] 山梨大学 環境保全研究室 森・遠山研究室
  • URL: http://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~5lab/
• [備考] 山梨大学工学部土木環境工学科 研究紹介
  • URL: http://www.ce.yamanashi.ac.jp/research/
• [備考] 山梨大学 環境保全研究室 森・遠山研究室
  • URL: http://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~mori/index.html
• [備考]
  • URL: http://erdb.yamanashi.ac.jp/rdb/A_DispDetail.Scholar?fid=0&id=29D93025D712E1B7