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2011 年度 実績報告書

メタボローム解析に基づくANAMMOXプロセスの高効率・安定化技術の創出

研究課題

研究課題/領域番号 11J04128
研究機関北海道大学

研究代表者

押木 守  北海道大学, 大学院・工学研究院, 特別研究員(PD)

キーワードanammox / Brocadia sinica / 窒素除去 / ゲノム
研究概要

本年度は、1)ゲノム配列の完成度向上、2)鉄酸化呼吸能の確認、3)anammox活性の菌体密度依存性について調査を行なった。ゲノム配列の完成度向上については、ペアエンド法による高速シーケンスデータおよびfosmidライブラリーのスクリーニングデータを組み合わせることで、anammox細菌Candiatus Brocadia sinicaが持つゲノム全体の97%以上をカバーすると予測されるゲノム配列データを得る事ができた。これは過去に報告されているanammox細菌のゲノムデータを上回る品質であり、Ca.B.sinicaの生理学的特性を理解するために重要な基盤情報を得る事ができた。また、バイアル試験によって、Ca.B.sinicaの鉄酸化呼吸能について調査を行なった。第一鉄を電子供与体、硝酸を電子受容体とした場合に、硝酸還元によって亜硝酸が生成し、逐次的にanammox反応で消費されることを明らかにした。本反応を応用することによって、anammoxプロセスにおける、亜硝酸供給律速の緩和および処理水中の窒素濃度低減に寄与することが可能であると期待された。さらにanammox活性の菌体密度依存性について調査を行なった。Ca.B.sinicaを段階的に希釈し、anammox活性を^<29>N_2ガス生成速度に基づいて算出した結果、anammox反応が生ずるには少なくとも10^7cells/mlの菌体密度が必要であり、菌体密度の上昇に従ってanamox活性が増加することを確認した。また、Ca.B.sinicaの培養液上澄には、anammox活性を向上させるある種のシグナル分子が存在したことが、培養液抽出物を用いた試験によって明らかとなった。本シグナル物質を同定、添加することにより、高機能なanammoxリアクターを運転できることが期待される。

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

計画書において想定していた試験の大半を終える事ができており、2年目計画に速やかに取りかかれる状態にあるため。

今後の研究の推進方策

研究計画書において予定していた2年目の作業に速やかに取りかかる。具体的には、鉄酸化リアクターの連続運転開始、菌体密度依存的に産生されるシグナル分子の同定を行なう予定である。また、最終年度におけるプロテオミクス解析のため、試料調整法等について予備検討を行なう。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] N_2O Emission from a Partial Nitrificationeanammox Process and Identification of a key Biological Process of N_2O Emission from Anammox Granules2011

    • 著者名/発表者名
      Okabe, S., M.Oshiki, Y.Takahashi, H.Satoh
    • 雑誌名

      Water Research

      巻: 45巻 ページ: 6461-6470

    • DOI

      10.1016/j.watres.2011.09.040

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Physiological Characteristics of the Anaerobic Ammonium-Oxidizing Bacterium 'Candidatus Brocadia Sinica'2011

    • 著者名/発表者名
      Oshiki, M., M.Shimokawa, N.Fujii, H.Satoh, S.Okabe
    • 雑誌名

      Microbiology

      巻: 157巻 ページ: 1706-1713

    • DOI

      10.1099/mic.0.048595-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid Quantification of Polyhydroxyalkanoates (PHA) Concentration in Activated Sludge with the Fluorescent dye Nile Blue A2011

    • 著者名/発表者名
      Oshiki, M., H.Satoh, T.Mino
    • 雑誌名

      Water Science and Technology

      巻: 64巻 ページ: 747-753

    • DOI

      10.2166/wst.2011.707

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Long-Term Stable Partial Nitrification and Subsequent Anammox Process2011

    • 著者名/発表者名
      Okabe, S., M.Oshiki, K.Takahashi, H.Satoh
    • 雑誌名

      Bioresource Technology

      巻: 102巻 ページ: 6801-6807

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2011.04.011

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 微生物の多様性-「遺伝子の多様性」/「細胞の多様性」から見た生物多様性バイオフィルム2011

    • 著者名/発表者名
      押木守、岡部聡
    • 雑誌名

      生物の科学遺伝

      巻: 65巻 ページ: 48-54

  • [学会発表] Ananmox活性の菌体密度依存的制御機構の解明2012

    • 著者名/発表者名
      平泉春菜、押木守、岡部聡
    • 学会等名
      第46回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      東洋大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-04
  • [学会発表] Anammox菌による鉄酸化硝酸還元能の解析2012

    • 著者名/発表者名
      石黒真規、押木守、石井聡、岡部聡
    • 学会等名
      第46回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      東洋大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-04
  • [学会発表] メタゲノム・プロテオームアプローチによる嫌気性アンモニア酸化(anammox)細菌Candidatus 'Brocadia sinica'の生理生態学的特性の解明2011

    • 著者名/発表者名
      押木守、新家子香織、佐藤久、岡部聡
    • 学会等名
      第27回日本微生物生態学会大会
    • 発表場所
      京都大学(京都)
    • 年月日
      2011-10-08
  • [学会発表] Anammox細菌Candidatus 'Brocadia sinicaの嫌気性アンモニア酸化活性に及ぼす菌体密度の影響2011

    • 著者名/発表者名
      平泉春菜、新家子香織、押木守、佐藤久、岡部聡
    • 学会等名
      第27回日本微生物生態学会大会
    • 発表場所
      京都大学(京都)
    • 年月日
      2011-10-08
  • [学会発表] Metagenomic Analyses for a Novel Anammox Bacterium, Candidatus 'Brocadia sinica', Responsible for High-Rate Nitrogen Removal2011

    • 著者名/発表者名
      Shinyako, K.Oshiki, M.Satoh, H., Okabe, S.
    • 学会等名
      The 4th IWA-ASPIRE
    • 発表場所
      東京国際フォーラム(東京都)
    • 年月日
      2011-10-07
  • [学会発表] Long-term operation of anaerobic ammonium oxldation (anammox) process in a membrane bioreactor equipped with hollow fibred membranes2011

    • 著者名/発表者名
      Oshiki, M., Satoh, H., Okabe, S
    • 学会等名
      The 4th IWA-ASPIRE
    • 発表場所
      東京国際フォーラム(東京都)
    • 年月日
      2011-10-05
  • [学会発表] Detection of Cell-Density Dependent Anaerobic Ammonium Oxidation (anammox) Activities and Acyl-Homoserine Lactone Signal Molecules2011

    • 著者名/発表者名
      Hiraizumi, H.Shinyako, K.Oshiki, M.Satoh, H., Okabe, S.
    • 学会等名
      The 4th IWA-ASPIRE
    • 発表場所
      東京国際フォーラム(東京都)
    • 年月日
      2011-10-03
  • [学会発表] 部分硝化-Anammox2011

    • 著者名/発表者名
      岡部聡、押木守、高橋慶考、佐藤久
    • 学会等名
      第14回日本水環境学会シンポジウム
    • 発表場所
      東北工業大学(仙台)
    • 年月日
      2011-09-10
  • [学会発表] Pnysiological characteristics of the anaerobic ammonium-oxidizing bacterium 'Candidatus Brocadia sinica,' responsible for high-rate nitrogen removal2011

    • 著者名/発表者名
      Oshiki, M., Shinyako, K., Satoh, H., Okabe, S.
    • 学会等名
      ICon2 and 16th European Nitrogen Cycle Meeting
    • 発表場所
      Hotel Val Monte(オランダ)
    • 年月日
      2011-07-04
  • [学会発表] Comparative Genomics and Functional Analysis for anammox bacteria, Candidatus 'Brocadia sinica' and Candidatus 'Kuenenia stuttgartiensis'2011

    • 著者名/発表者名
      Oshiki, M., Shinyako, K., Satoh, H., Okabe, S.
    • 学会等名
      第一回国際anammoxシンポジウム(IANAS2011)
    • 発表場所
      熊本大学(熊本)
    • 年月日
      2011-05-20

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公開日: 2013-06-26  

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