2020 Fiscal Year Annual Research Report
Exploring new functions of N2O-reducing bacteria by a novel culturing method and stable isotope probing: N2O mitigation and production of valuables
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20H04362
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
寺田 昭彦 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30434327)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀 知行 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (20509533)
末永 俊和 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任助教 (80828377)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 亜酸化窒素 / 15Nトレーサー / N2O還元細菌 / 呼吸活性 / 集積培養装置 / メタゲノム解析 / 安定同位体プローブ法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、亜酸化窒素（N2O）の削減技術の鍵となる、N2Oを窒素ガスに高効率に変換可能な細菌、およびN2O消費と有価物産生が可能な細菌の探索を目指す。2020年度の研究実績を以下に示す。
①集積培養装置の開発によるN2O還元細菌の集積培養：電子供与体とN2Oを精密に供給可能なガス透過膜を用いた装置を開発し、N2O還元細菌の集積培養を行った。その結果、ChloroflexiをはじめとするN2O還元細菌の集積化が行えた。また、存在量は多くないものの、N2O還元酵素をコードする機能遺伝子の転写活性が高い細菌の同定が行えた。
②集積されたバイオマスの生理学的特性評価：集積培養装置にて獲得したバイオフィルムのN2O還元特性を評価した。微小呼吸活性装置を用いてN2O還元速度を評価したところ、集積培養装置内のN2O濃度が高い箇所に形成されたバイオフィルムで高いN2O消費速度が得られた。また、フローサイトメーターを用いた単離培養を試み、細胞の分取が行えた。一方、その後の培養が十分に行えず、今後の課題となった。
③メタゲノム解析によるN2O還元細菌の潜在的機能評価：埋立地浸出水を処理している活性汚泥をメタゲノム解析に適用し、優占している細菌群のドラフトゲノムを作製した。ドラフトゲノムから、N2Oを有し、ポリヒドロキシアルカノエイトなどの有価物を産生可能な細菌種を同定した。また、遺伝子の有無に基づく代謝経路の評価により、活性汚泥中の微生物叢が潜在的に産生可能な有機物を選出した。
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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
事前に立案した計画に基づき、研究を滞りなく行えた。新型コロナウイルス感染症非常事態宣言・緊急事態宣言による研究活動制限の際は、集積培養装置のメンテナンス等の最小限の作業内容に留め、活動制限解除期間中に研究室での実験を重点的に進めた。一方、活動制限時はゲノム解析などのコンピュータを用いた解析に重点を置き、研究活動が滞らないように心がけた。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に取り組みを始めたフローサイトメーターを用いたN2O還元細菌の分離培養を引き続き行う。ノウハウを確立できたため、分離のスループットを上げて新奇なN2O還元細菌の獲得に挑戦する。また今年度は、活性の高いN2O還元細菌の同定および、メタゲノム・メタトランスクリプトーム解析と集積培養を駆使した、有価物を産生可能なN2O還元細菌の生理生態の解明と集積培養を行う。分担研究者とのビデオ会議を通した会議を頻繁に開催することにより、論文化に向けた研究方針の議論や、研究の進展が思わしくない場合の対応策の議論を深める。
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Research Products
(6 results)
