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2019 年度 実施状況報告書

生物電気化学的な窒素固定促進技術開発のための基礎的研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K11707
研究機関国土技術政策総合研究所

研究代表者

粟田 貴宣  国土技術政策総合研究所, 下水道研究部, 研究官 (80724905)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード窒素固定 / 細胞外電子伝達物質
研究実績の概要

本研究テーマでは窒素固定微生物を用いたアンモニア生成技術開発に向けた基礎的な知見をえることを目的として課題に取り組んできた。水田土壌を植種源とし、Ashby培地を用いて継代培養を行うことで窒素固定菌の集積を試みた。この集積培養物を用い、さらに土壌画分の一つである腐植物質の内ヒューミンを添加することによって活性が増加することを確認し、さらにヒューミンが電子伝達物質として働くことを確認した。また、異なる起源のヒューミンを用いた試験ではそれぞれ窒素固定活性の増加量が異なるが、どのヒューミンを用いた場合においても窒素固定活性の増加を確認することができた。窒素固定遺伝子の一つであるnifHの存在量を測定した結果、ヒューミンを含む培養系の方が高いことを確認した。一方で、次世代シーケンサーを用いたメタゲノム解析によりnifHを有している微生物の特定を試みたが、解析に用いたDNA濃度が不十分であることや、得られた塩基配列のクオリティーが不十分であったことから、目的とした微生物の特定には残念ながら至っていない。

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

研究計画段階では本年度は生物電気化学システムを用いて外部から電子供給を行うことで活性化できるかの検討を行う予定であった。しかしながら、現段階では関連する微生物の特定、関連遺伝子の特定が重要であると考えており、これらについて再度解析を行っているため。

今後の研究の推進方策

生物電気化学システムを用いた促進を実際に行う予定であったが、まずは微生物に関する情報を集めることを優先し、メタゲノム解析を進める予定である。しかしながら現状では得られるDNA濃度が極めて低く、解析のために多くの培養物を得ること、得られたゲノム情報を基に異なる条件下において発現条件などの整理を進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

旅費について計画よりも安価に抑えられたため。
微生物解析が遅れており、解析のためのキット数が減少したため。

次年度に解析する予定であることから、次年度にキット購入に使用予定である。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019

すべて 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

  • [学会発表] Nitrogen fixing activity promoted by humin.2019

    • 著者名/発表者名
      Awata T, Mitsushita J, Kasai T, Matsuura N, Katayama A.
    • 学会等名
      International Conference of Materials and Systems for Sustainability 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Acceleration of biological nitrogen fixation using humin as external electron mediator.2019

    • 著者名/発表者名
      Dey S, Kasai T, Mitsushita J, Awata T, Katayama A.
    • 学会等名
      International Conference of Materials and Systems for Sustainability 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Promotion of nitrogen fixing activity of anaerobic consortium using humin.2019

    • 著者名/発表者名
      Awata T, Mitsushita J, Kasai T, Matsuura N, Katayama A.
    • 学会等名
      8th IWA Microbial Ecology and Water Engineering Specialist Conference.
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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