2017 Fiscal Year Research-status Report
Exploration of freshwater cyanobacteria capable of fixing nitrous oxide and elucidation of their ecophysiology
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17K20061
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
細見 正明 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90132860)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 亜酸化窒素 / 淡水産シアノバクテリア / 固定 / 15Nトレーサー / 細胞分取 / 培養装置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高い温室効果を有する亜酸化窒素（N2O)の削減方法の確立が強く求められている。本研究では、これまで報告例がないN2Oの固定化能を有する淡水産シアノバクテリアの獲得を目指した。初年度は、上記のシアノバクテリアの集積を可能にする新規集積培養装置の開発と、シアノバクテリアの分離・分種を試みた。
N2Oを電子受容体として供給可能なガス透過膜を用いた集積培養装置の開発を行った。物質移動に基づくN2Oガス供給量評価を行い、ガス分圧の調整によりN2Oの供給量の制御が可能になった。
環境サンプルを植種源として、N2Oガスを添加した条件下において、嫌気条件および明期・暗期を繰り返して集積培養を行った。数ヶ月の培養の後、シアノバクテリアの優占化を確認した。次に、シアノバクテリアが有する特異的な自家蛍光の励起波長に近いレーザーを適用して、セルソーターによる細胞分種を試みた結果、球状と糸状の細菌群の選別が行えた。球状の細菌群を分離した後、16S rRNA遺伝子に基づく塩基配列を調査した結果、Nostoc属に近縁なシアノバクテリアであることが判明した。15Nで標識したN2Oを添加した結果、細胞内に15Nの窒素成分の増加を確認したため、単離したNostoc属はN2O固定化能を有することが示された。また、酸素の存在下では窒素の細胞内への取り込み量が増加することが明らかになった。
セルソーターにより選別された糸状性の細菌に関しても単離を試みたが、現時点では共存する細菌群の分離が完全に行えず、糸状性細菌の系統学的な位置づけや機能評価は次年度の継続課題とした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究室で前もって立ち上げた15Nトレーサーを用いた実験プロトコル・ノウハウを用い、立案した研究計画に基づいて実験を行った。新規培養装置の開発は、これまで研究者が開発してきた装置をプロトタイプとして改良を行ったため、迅速に開発が行えた。15Nトレーサーを用いてN2Oにラベリングを行い、淡水産シアノバクテリアが15Nを細胞内に取り込めることを示したことにより、N2O取り込みの最適条件検討、機構解明、応用展開といった今後の検討がさらに進展できる目処が立った。初年度からの継続課題である糸状性細菌の分離に関しては、解決に向けた検討は停滞せずに行えている。以上より、概ね順調に研究が進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
既に獲得した淡水産シアノバクテリアに関しては、N2O固定化条件の絞込みを行う。また、ゲノム解析を実施し、N2O固定化の機構解明を進める。
初年度からの継続課題である糸状性細菌と共存する細菌群の分離を進め、糸状性細菌の生理生態を明らかにする。単離・培養したシアノバクテリアを用いてN2Oの固定化メカニズムおよび固定化性能の評価を行う。
開発した培養装置を用い、様々な窒素濃度が存在する自然環境サンプルを植種源として集積培養を行い、高効率にN2Oを固定化できる淡水産シアノバクテリアの探索と生理生態を明らかにする。
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