2018 Fiscal Year Annual Research Report
Fundamentals for innovative anaerobic digestion processes using electric syntrophy
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15H01753
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| Research Institution | Tokyo University of Pharmacy and Life Science |
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Principal Investigator |
渡辺 一哉 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (40393467)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 貴志 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (30390628)
上野 嘉之 鹿島建設株式会社(技術研究所), 地球環境・バイオグループ, 上席研究員 (60416724)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 嫌気消化 / 電子伝達 / メタン発酵 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
導電性微物質を嫌気微生物群集に添加することにより微生物間の還元力のやりとり（電気共生）を促進し、メタン発酵を高効率化する検討を行った。本研究では、水田土壌を植種源、酢酸を基質としてメタン発酵実験を行い、これに活性炭微粒子または酸化鉄微粒子を添加してこの効果を検証した。その結果、酸化鉄微粒子を添加した場合にメタン発酵が顕著に促進され、またこの促進効果は静置条件および撹拌条件の両者で観察された。そこでこの２条件において形成される菌叢を非添加の菌叢と比較するため、16S rRNA遺伝子PCR産物の配列解析を行ったところ、静置条件においては酸化鉄微粒子の添加によりGeobacter、Methanosarcina、およびMethanobacteriumの近縁種の増加が確認された。GeobacterとMethanosarcinaは酸化鉄微粒子などを介して電流による種間電子伝達を行うことが知られている。よって、この条件においては、電気共生が起こりメタン発酵が促進されたと考えらえる。一方撹拌条件においては、Methanosarcinaの増加が確認されたもののGeobacterは出現せず、電気共生が促進されたとは考えにくかった。そこで、撹拌条件の菌叢についてメタゲノム・メタトランスクリプトーム解析を行った。その結果、この中で優占化していたMethanosarcinaのほぼ完全なビンゲノムが再構成され、この中で酢酸分解メタン生成経路の遺伝子の発現が酸化鉄微粒子の添加により上昇することが示された。酸化鉄微粒子によりどのように酢酸分解経路が促進されるかは不明であるが、この結果は、酸化鉄微粒子が酢酸資化性メタン菌をの代謝を促進することを示した初めての例である。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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