2019 Fiscal Year Annual Research Report
The development of innovative nitrification and denitrification process using anoxygenic phototrophic bacteria
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17H06243
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
花田 智 首都大学東京, 理学研究科, 教授 (10357791)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 酸素非発生型光合成 / 嫌気的アンモニア酸化 / 硝化 / 温泉 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アンモニアの生物学的酸化は好気性の細菌により酸素存在下で行われるというのが一般的な考え方であるが、無機物を含む様々な物質を光合成の電子源とできる酸素非発生光合成細菌ならば光エネルギーを利用して嫌気条件下でもアンモニアの酸化を行える可能性がある。昨年度までの研究において、嫌気的アンモニア酸化能を持った光合成細菌が海洋から発見されているが、このような特殊な能力を持つものの存在は海洋だけに限定されたわけではないだろう。そこで海洋とは全く異なる淡水高温環境である温泉を分離源とした探索を試みた。探索の結果、55℃で生育する好熱性光合成細菌の分離培養に成功した。本菌株は15mMのアンモニウムイオンを唯一電子源とした光合成培養で明確な生育を示した。形態観察・含有色素及び16S rRNA遺伝子配列に基づく系統解析から、繊維状酸素非発生型光合成細菌Chloroflexus aggregansに極めて近縁であることが分かった。酸化されたアンモニアは亜硝酸や硝酸として細胞内外に蓄積されていないことが比色定量の結果明らかとなり、また、同位体ラベルしたアンモニアを用いた実験から、同時に脱窒やアナモックス反応が起きていないことが示された。酸化されたアンモニアがどのような物質となっているかは不明であるが、嫌気的なアンモニア酸化能を有する好熱性酸素非発生型光合成細菌の発見は世界で初めてのことである。なお、本分離株のゲノム解析よりタイプストレインとは異なり、亜硝酸酸化還元酵素（NXR）という酵素を含んでいることが明らかとなり、この酵素が嫌気的アンモニア酸化に関係している可能性が強く示唆された。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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