| 研究課題/領域番号 |
18K11692
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| 研究機関 | 宇都宮大学 |
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研究代表者 |
荷方 稔之 宇都宮大学, 工学部, 助教 (30272222)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 1,4-ジオキサン / バイオオーグメンテーション / 16S rRNA遺伝子アンプリコン解析 / 磁化活性汚泥法 |
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| 研究実績の概要 |
化学物質等で汚染された土壌の生物学的浄化法の一つであるバイオオーグメンテーションは、汚染サイトに効果が確認済みの分解細菌を導入する浄化法である。磁化活性汚泥(MAS)法は標準活性汚泥に磁性粉を添加することで磁気力による固液分離が可能である。さらにMAS 法は余剰汚泥の引抜がなく、増殖の遅い細菌でも十分増殖できるため汚染物質分解性汚泥の効率的な馴化が期待できる。本年度は1,4-ジオキサンを用いたMAS の運転を継続して行い、本物質の分解汚泥の馴化及び汚泥内菌叢の変化を観察した。
培養388 日目以降はグルコースに対して1,4-ジオキサン、THFの負荷を段階的に増加したが、CODcr による除去率は約96%で推移した。DGGE 解析から、馴養に伴う優占種の増減や新規な細菌種の出現などが観察され、汚泥内菌叢のダイナミックな変化が示された。16S rRNA 遺伝子アンプリコン解析よりProteobacteria門とBacteroidetes門が優占的で、さらにProteobacteria 門の中でもGammaproteobacteria 網とAlphaproteobacteria 網が優占的であった。また1,4-ジオキサンの分解が知られているMycobacterium sp.、Pseudonocardia sp.及びFlavobacterium sp.の存在も確認された。また馴養485 日目の汚泥から1,4-ジオキサン代謝のキー酵素であるSDIMO遺伝子も検出された。次年度は1,4-ジオキサンの高負荷での馴養を継続し、SDIMO遺伝子を標的とした菌叢解析及び分解細菌の単離とその分解特性について検証することでMAS法の汚染物質分解細菌の「濃縮ユニット」としての援用を実証、検討する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
1,4-ジオキサンを炭素源とする磁化活性汚泥法の馴養において、1,4-ジオキサンの毒性のため負荷を段階的に増加しながら培養を行っている。さらにコロナ禍のためR2年3月～5月まで馴養を一時中断せざるを得なかったこともあり、当初の計画からやや遅れている状況である。しかしながら中断に伴ってそれまで培養していた磁化汚泥を凍結保存したものを用いて培養を再開し、中断前の状態に約100日という比較的早期に復帰したのは効率的な固液分離を特徴とする磁化活性汚泥法のメリットと考えられる。現時点で汚泥の馴養は中断前の状態に復帰し、現在は1,4-ジオキサンの負荷をさらに増加して培養を継続し、1,4-ジオキサン分解率もほぼ同程度に維持されている。DGGEおよびアンプリコン解析による菌叢解析は定期的に行っており一定の解析結果が得られているが、馴養中の汚泥からの1,4-ジオキサン分解または資化性細菌の分離には未だ至っていないため、1,4-ジオキサンだけでなくビスフェノールAも含めた分解細菌の単離とその分解特性を調査する必要がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
1,4-ジオキサンを炭素源とする磁化活性汚泥法の馴養はコロナ禍による中断前の状態に戻り、添加した炭素源はほぼ分解されていると考えられる。今後はこの負荷をさらに増加させることで1,4-ジオキサン分解細菌の優占化を促し磁気分離による濃縮効果を期待してより効率的な1,4-ジオキサン分解磁化汚泥の馴養を目指す。さらに菌叢解析においては1,4-ジオキサン代謝のキー酵素として知られているsoluble di-iron monooxygenase (SDIMO)をコードする遺伝子をターゲットとするプライマーを合成しPCRを用いて検出することで、1,4-ジオキサン分解に関与する細菌群のより詳細な菌叢変化を追跡する。
さらに磁化活性汚泥法の「濃縮ユニット」としての優位性を検証するため標準活性汚泥法との比較検討を行いつつ、馴化過程や1,4-ジオキサン分解細菌の効率的な優占化について詳細に検討する。またモデル汚染物質として1,4-ジオキサンの他にビスフェノールAについても検討し、同様に分解細菌の単離だけでなく、両汚染物質に対する走性細菌の分離についても継続して検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
1,4-ジオキサンを炭素源とする磁化活性汚泥法の馴養を行っていたが、コロナ禍により培養をR2年3月～5月中旬までの間一時中断せざるを得ない状況となり、その際に凍結保存した磁化汚泥から培養を再開した。その後約100日かけて中断前の状態に復帰でき、現在はさらに1,4-ジオキサンの負荷を増やして培養を継続している。サンプリング、DNA抽出等は定期的に行っていたが、1,4-ジオキサン分解細菌の分離やSDIMO遺伝子をターゲットとした菌叢解析に若干の遅れが生じた。
次年度使用額の使途としては、引き続き1,4-ジオキサン磁化汚泥の馴養を継続するための試薬等、さらにSDIMO遺伝子をターゲットとしたDGGE及び16S rRNAアンプリコン解析による汚泥内菌叢解析の試薬等の消耗品費およびNGS解析の委託サービス利用、また1,4-ジオキサンならびにビスフェノールA分解細菌の単離とその分解特性の解析のための試薬等の消耗品費に使用する予定である。
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