| 研究課題/領域番号 |
16K14816
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
堀 知行 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 環境管理研究部門, 研究グループ付 (20509533)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 遺伝子 / 生態学 / 微生物 / 環境分析 / 環境技術 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、次世代シークエンスによる16S rRNA遺伝子の大規模解析からその存在が明らかになったものの実体の分かっていない「レアバイオスフィア（稀少微生物）」、とりわけ未踏の微生物分類グループ「微生物暗黒画分」の生態生理を解明するため、申請者自身が近年開発した未培養微生物群の機能同定法「超高感度安定同位体プローブ法（Stable Isotope Probing［SIP］）を自然環境中で見られる微生物群集の異なる栄養段階（好気代謝［易分解・難分解化合物の分解］、嫌気呼吸［酸化還元カップリング］へ適用する。これにより、これまで我々の理解が及ぶことの無かったレアバイオスフィアの全貌をあぶり出すことを目指す。2016年度は、特に好気代謝に焦点を当て、活性汚泥微生物群集がもつ高い好気的有機物分解能を明らかにした。具体的には、易分解化合物であるパルミチン酸などの長鎖脂肪酸が含まれるオリーブオイルを添加した活性汚泥リアクターを立ち上げ、その安定運転を実現した。その後、得られた活性汚泥微生物群集を接種源とした13C-パルミチン酸（1,2,3,4位標識）による培養試験において、13C-パルミチン酸が短時間で生物分解されることを見出した。さらに安定同位体された微生物RNAを次世代シークエンサーによって大規模に同定したところ、系統学的に極めて新規な微生物群が13C-パルミチン酸を取り込むことが明らかになった。さらに難分解化合物を好気的に分解する活性汚泥微生物群を同定するための事前検討を行い、活性汚泥リアクターにて標的とする難分解化合物が安定に分解されること、さらに当該リアクター内で微生物群集が劇的に変遷していること確認した。
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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
易分解化合物のパルミチン酸などが含まれるオリーブオイルを添加した活性汚泥リアクターを立ち上げ、その安定運転を実現し、さらにパルミチン酸を分解する系統学的に新規な微生物群を多数同定したことは、大きな進展として評価できる。さらに難分解化合物の安定な分解が観察される活性汚泥微生物群を見出した点も特筆すべき点である。これらの活性汚泥微生物群を対象として、超高感度SIP法による機能解明試験に着手している。以上から、研究が概ね順調に進展していると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに得られている活性汚泥微生物群を対象にして、好気代謝（易分解・難分解化合物の分解）に関与するレアバイオスフィアを超高感度 SIPにより同定することに加え、嫌気代謝（酸化還元カップリング等）を担う活性汚泥微生物群や土壌微生物群の選抜・獲得を急ぐ。これらの研究では次世代シークエンスを多用するが、その試料調整、機器運転・管理、データ解析用ツールが最適化されており、早急な実験データの取得が可能である。さらに得られた成果に関して、学会や論文等での発表に積極的に取り組む。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2016年度は、課題遂行に必須な活性汚泥微生物群の構築や実験手順・解析方法の確立を中心的に行った。活性汚泥リアクターの運転や手法適用およびそれに関わる論文執筆がウエイトを占めたため、実験実施・データ解析を加速的に行うまでには到達しなかった。実験に関わる物品費の支出はほぼ予定通りとなったが、人件費・謝金や成果発表のための旅費の支出が少なかったため、繰越分予算が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
2016 年度までに構築した活性汚泥微生物群や実験手法により、より効率的な成果結実を目指す。実験を恙無く実施するための物品費に多く予算を支出するとともに、実験実施やデータ解析の人員が不足する場合には、実験補助者の雇用を視野に入れる。さらに本研究で得られる成果発表を積極的に実施し、それに関わる旅費や学会参加費等を計上する。
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