| 研究課題/領域番号 |
19K04673
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| 研究機関 | 新潟薬科大学 |
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研究代表者 |
井口 晃徳 新潟薬科大学, 応用生命科学部, 助教 (60599786)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 未培養微生物 / 嫌気性廃水処理 / 下水処理 / 化学物質分解 |
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| 研究実績の概要 |
微生物学的アプローチからの嫌気性廃水処理プロセスの最適化を目的に、当該リアクター内で機能上重要と推定される未培養微生物の分離培養を行った。下水処理UASBリアクターからは、16S rRNAメタゲノム解析より優占的に存在する2種類の高次未培養分類群 (candidatus Cloacimonetes門, Caldiserica門) に属する未培養真正細菌を、また電子産業排水処理UASBリアクターからは、水酸化テトラメチルアンモニウム (TMAH) を単独で分解する新規のメタン生成古細菌の分離を試みた。結果、嫌気コロニー形成法、限界希釈法、継代培養を繰り返すことでこれらの微生物の分離培養に成功した。
下水処理UASBリアクターから分離したNY-MAS株 (candidatus Cloacimonetes門細菌)、NY-SETRAS株 (Caldiserica門細菌) およびTMAH資化能を有するNY-STAYD株 (Methanomethylovorans属古細菌) の生理学的諸性質の一部を調査した。結果、NY-MAS株はシュクロースやYeast Extractを、NY-SETRAS株はピルビン酸やYeast Extractを資化することが示された。また水素資化性メタン生成古細菌 (Methanospirillum hungatei) との共培養を行った結果、NY-MAS株は単独では資化できなかったプロピオン酸を、NY-SETRAS株も単独では分解できない酢酸を利用して増殖することが明らかとなった。TMAH分解古細菌のNY-STAYD株は、比増殖速度が37℃で最大となったものの、速やかな溶菌現象が確認され、長期間の培養が困難であったものの、25℃の培養条件ではほとんど溶菌現象を引き起こさず、菌体収率も37℃のそれより高い結果となった。
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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
嫌気性廃水処理プロセスにおいて機能上重要と考えられる未培養微生物のを3種 (真正細菌2種、古細菌1種) の分離に成功し、分離培養後の生理学的性質調査も今の所予定通りに進めてきたものと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
分離株については、さらに詳細な生理学的諸性質の調査を進め、菌株保存機関への寄託や記載論文の準備を進める。またこれらの分離株のゲノム解析を進め、遺伝情報からの機能探索も進めていく。実際に稼働している嫌気性廃水処理プロセスにおけるこれらの未培養微生物の動態を調査するため、蛍光 in situ ハイブリダイゼーション法等によるグラニュール汚泥中の空間分布の調査等を行い、他の微生物との相互作用なども明らかにしていくことを想定している。特にTMAH分解古細菌 (NY-STAYD株)については、TMAHがメタン化するまでの反応経路が全くわかっておらず、これらの明らかにするためのゲノム解析や中間代謝物の測定を行い、リアクター内における生物学的な分解メカニズムを明らかにしていく。
新たに現在分離培養を試みている2-propanol (IPA) を分解するメタン生成古細菌の分離培養を進める。16S rRNAメタゲノム解析の結果より、Methanospirillum属に属するメタン生成古細菌であることが予想されている。メタン生成古細菌は抗生物質に対して感受性を持たない場合が多く、これらの特徴なども利用しながら効率的に分離を試みていくことを想定している。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当該年度において、2月および3月に予定していた県外研究機関との研究打ち合わせおよび学会発表が新型コロナウイルス感染拡大防止の措置を受けて中止となり、それらの出張のための旅費が残る形となった。研究打ち合わせは急遽インターネットを使用したテレビ会議による打ち合わせによって代替し、学会発表は紙面での発表扱いとなった。併せて2月中旬以降の大学構内への入構禁止措置のため、研究を遂行する教員、学部生、大学院生の研究遂行が当初の予定どおりにならず、結果的に実験に使用する消耗品費が余った形となった。とはいえ、研究遂行には大きな遅れは生じず、今後の新型コロナ感染拡大対応の程度にはよるが、次年度は今年度の遅れを取り戻して研究を遂行していくこととする。
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