2015 Fiscal Year Research-status Report
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26420802
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
阿野 貴司 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (80202654)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 微生物燃料電池 / バイオリアクター / 二次代謝 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
持続可能な社会における農業として環境保全型農業が重要視されている。つまり、食糧生産の要となる農業において肥料、農薬ともに、石油資源への依存ではなく、バイオマスに依存する持続可能な農業が常用である。
このように持続可能な食糧生産が重要視される中、本研究では、植物を病気にする植物病原菌を用いた微生物燃料電池MFC(Microbial Fuel Cells)の開発のために、植物病原菌抑制能を有する、微生物を用いた燃料電池の構築を試みた。その結果好気性菌の場合は、抗菌物質生産量が低くなるため、通性嫌気性菌が適していることが示された。
このため、栄養価の変動にも強いと考えられる、低栄養条件下においても増殖可能な植物病原菌抑制能を持つ菌株を用いた微生物農薬の構築を試みたところ、前述の好気性菌を超える抑制能を示す菌が発電と抗菌物質の生産に適していることが示された。
昨年度の実績では、アノード槽に電子の菌体から電極までの運搬にメディエーターとしてメチレンブルー（MB）を添加していたが、今回見出された菌の場合、メディエーターの添加なしの条件下においても発電と抗生物質を行うことが示された。
このことは実用的な局面を考えた場合に非常に有利な条件になると考えられた。そこでこの条件下において、抵抗を繋いだ発電時と開回路時の抗菌物質の生産性についての比較を行ったところ、発電時の場合も開回路と比べて抗菌活性が同等であるという結果が得られた。発電により菌体内電子が減少するため、抗菌物質生産にとってマイナスの影響が出ることが予想されたが、メディエーターを添加しない条件においても発電が可能でかつ物質生産も行うという結果が示されたため、アノード廃液の有効利用が可能となることが示され、次年度の研究においてアノード廃液の微生物農薬としての直接利用という検証すべきテーマが明確になったといえる。
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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
昨年度見出された、植物病原菌に対して抗菌活性を示す微生物による微生物燃料電池の構築という点において、抗菌活性を示す物質生産と発電の両方が確認された微生物を超える抑制能と発電量を示す微生物が見出されたことから昨年度からさらに発展したと判断した。しかも、抵抗を繋いだ発電時においても抗菌活性を示す微生物による燃料電池は、開回路時の抗菌物質生産と同等であるという結果が示されたため、活性の強い微生物であることが示された。また、昨年度と異なり、メディエーターが不要であることが示されたため、アノード廃液を直接、微生物農薬として有効利用できる可能性が示された。このことから、アノード廃液を用いた植物病抑制実験が可能なところまで研究が到達したと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、培地濃度の変更や、抗菌活性を示す微生物濃度の変更等を含むと燃料電池の作動条件の改良により、発電効率と抗菌物質生産能の向上を目指す。そして、その高い発電効率を示す条件下における抗菌物質を含むアノード廃液を微生物農薬として使用可能か検証する植物実験を行う。この植物実験と並行して電極表面のバイオフィルム形成能に着目することで、微生物燃料電池が、バイオフィルム形成を伴い、発電を行い、かつ有用物質を生産するというリアクターとしての機能を見出すことができるかについても着目する。
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| Causes of Carryover |
約10万円の次年度使用額が生じているが、ほぼ計画通りの使用額となっていると考えられ順調に推移すれば次年度の計画にも影響はほとんど生じないものと考えられる。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今回得られた発電能力があり強い抗菌活性を示す微生物を用いる実験が次年度の計画となりその計画に沿って使用することとなるため、実験の進行とともに、適切な使用額となることが予想される。
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[Presentation] 発電を伴う有用物質生産の試み2015
Author(s)
谷口 右起, 江邉 正平, 大池 達矢, 岡南 政宏, 阿野 貴司
Organizer
日本生物工学会
Place of Presentation
城山観光ホテル（鹿児島県鹿児島市）
Year and Date
2015-10-28 – 2015-10-28
