| 研究課題/領域番号 |
19K12368
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
多羅尾 光徳 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (60282802)
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| 研究分担者 |
高田 秀重 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (70187970)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | バイオフィルム / 生物増幅 / 生物濃縮 / 微生物食物連鎖 / 極小プラスチック / 微量有機汚染物質 / Pseudomonas aeruginosa |
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| 研究実績の概要 |
プラスチック表面に形成されたバイオフィルムに有機汚染物質が吸着するとの仮説を立て，これを検証することを目的とした．さらに，有機汚染物質の濃度とバイオフィルムへの吸着量の関係，およびバイオフィルムへの吸着量とプラスチックへの吸着量を比較した．
直径 4 mm のポリプロピレン製プラスチック粒（PP）と，対照粒子としてガラスビーズ（GB）にそれぞれ，細菌 Pseudomonas aeruginosa のバイオフィルムを形成させた．バイオフィルム有り，または無しの PP と GB を，モデル有機汚染物質である 2,4-dichlorophenol（DCP）を 0.1 ～ 30 mg C/L 含む無機培地に暗所 25 ℃ にて 24 時間，浸潤し，PP と GB および，それらの表面のバイオフィルムに，DCP を吸着させた．その結果，PP および GB のいずれも，バイオフィルムが形成されているほうが多くの DCP を吸着した．すなわち，バイオフィルムが DCP を吸着することが明らかとなった．なお，DCP は浸潤後 0. 5時間以内の短期間にバイオフィルムに吸着した．また，DCP が 0.1 ～ 30 mg C/L の範囲では，DCP の濃度と単位炭素重量あたりのバイオフィルムへの吸着量の間には濃度依存関係が成立し，Freundlich の吸着等温式で高い相関が得られた．さらに，DCP が 0.1 ～ 1 mg C/L の範囲では，バイオフィルムへの吸着量は，PP 本体への吸着量の 0.057 ～ 0.32 倍であり，この倍率は DCP の初期濃度が低いほど高かった．以上の結果より，プラスチックを誤食した生物への有機汚染物質の蓄積を考える際には，バイオフィルムに吸着した有機汚染物質も蓄積する可能性があることを考慮する必要性が示された．
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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
本研究の当初計画では，プラスチックに付着した細菌から原生動物への有機汚染物質の生物増幅を明らかにすることを目的としている．これは，有機汚染物質が細菌（バイオフィルム）に吸着し，さらに原生動物が細菌（バイオフィルム）を捕食することにより生物増幅されるとの仮説に基づいている．本年度の研究においては，この仮説の前段階である，細菌（バイオフィルム）が有機汚染物質を吸着することを実験的に明らかにしたことで，次の段階である，細菌（バイオフィルム）から原生動物への有機汚染物質の移行を解明するための重要な足がかりを得ることができた．また，バイオフィルムが有機汚染物質を吸着することを初めて明らかにした．現在，投稿論文を執筆中である．
また，プラスチックへのバイオフィルムの形成，バイオフィルム生物量の測定，バイオフィルムに吸着した有機汚染物質の分析など，今後の研究を遂行していくうえで必須の実験技術を確立することができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
1. 極小プラスチックから原生動物への有機汚染物質の生物増幅を評価する．有機汚染物質を吸着した極小プラスチックを，原生動物・動物プランクトンに捕食させ，極小プラスチックの捕食速度，および原生動物に蓄積される有機汚染物質の量を求める。生物増幅の程度に影響を及ぼすと考えられる極小プラスチックの性質（疎水性および粒径）と，原生動物・動物プランクトンに蓄積される対象物質の量を比較する。プラスチックの疎水性の違いは有機汚染物質の吸着・脱着に影響し，粒径の違いは原生動物による摂食速度に影響するため，有機汚染物質の生物増幅のされやすさも影響されると考えられるからである。対象物質にはポリ塩化ビフェニル（PCBs）を用いる予定である．
2. 細菌から原生動物への有機汚染物質の生物増幅を評価する．微生物食物連鎖のもっとも最初の段階である細菌-原生動物の被食-捕食段階に注目し，有機汚染物質を吸着した細菌を原生動物が捕食する際，有機汚染物質が原生動物に蓄積されるかを明らかにする．
3. 前年度の研究成果を受けて，極小プラスチックに付着した細菌から原生動物への有機汚染物質の生物増幅を評価する．バイオフィルムを形成した極小プラスチックと原生動物を混合培養し，原生動物に蓄積される有機汚染物質の量の変化を追跡する。
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