Development of a novel geo-biotechnology for silicate fixation

开发用于硅酸盐固定的新型地球生物技术

• 批准号: 21K18754
• 负责人: 松原 仁
• 金额: $ 3.33万
• 依托单位: University of the Ryukyus
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18754/
• 关键词: 珪酸塩; ジオバイオテクノロジー; 地盤修復; MISP

本研究は，高強度かつ経年劣化に強い次世代の岩石修復技術の確立を目指し，珪酸塩鉱物の析出と固定化を誘発する微生物を探索し，これを用いた新しいジオバイオテクノロジーの創生に挑むものである。2022年度の実績を以下にまとめる。(1)指状珪酸塩鉱物の形態・菌相分析と強度発現メカニズムの解明：当珪酸塩鉱物の形態と強度発現メカニズムについては，昨年度までにある程度の解が得られたことから，2022年度は，当該鉱物周辺に潜む微生物の菌叢構造と珪酸塩の構造との関係について調査した。結果として，当該鉱物の形態形成に影響を及ぼすような微生物種を同定するまでには至らなかったものの，珪酸塩鉱物の間隙に年輪状に析出していた炭酸塩鉱物に岩内微生物が関与している可能性が考えられ，学際的な観点から検討を進めているところである。加えて，DNA解析結果を利用して，指状珪酸塩鉱物が発達している角礫凝灰岩と，発達していない凝灰岩にそれぞれ潜む岩内微生物の菌層構造をまとめている。(2)珪酸塩鉱物の析出を誘発するMISP技術の確立：MISP（microbially induces silicate precipitation）に有用な微生物の分離培養を実施するとともに，分離株を用いた珪酸塩鉱物の析出実験法の開発に取り組んだ。結果として，寒天培地とレーザー顕微鏡，及び，液体培地とビームスプリッターにて評価する方法を構築した。現在は，本手法を用いた珪酸塩析出実験に取り組んでいるところである。以上のように，明確な成果を創出するまでには至っていないものの，MISP技術を構築するための基本的な知識とデータは着実に蓄積している。

这项研究旨在建立具有高强度和抗老化的下一代岩石修复技术，并旨在寻找诱导硅酸盐矿物沉淀和固定的微生物，并利用其创建新的地球生物技术，这是一项挑战。 。 2022 财年的业绩总结如下。 (1)指状硅酸盐矿物的形态和菌相分析及强度发展机制的阐明：由于这种硅酸盐矿物的形态和强度发展机制到去年已经得到一定程度的解决，我们将研究它们之间的关系潜伏在矿物和硅酸盐结构周围的微生物菌群结构。因此，虽然我们无法识别影响矿物形态发生的微生物种类，但我们发现岩石内的微生物参与了碳酸盐矿物的形成，这些碳酸盐矿物以树木年轮的形式沉淀在硅酸盐的间隙中。我们认为这种情况有可能发生，我们目前正在从跨学科的角度对此进行调查。此外，利用DNA分析结果，总结了指状硅酸盐矿物发育的角砾凝灰岩和不发育指状硅酸盐矿物的角砾凝灰岩中隐藏的石内微生物的真菌层结构。 (2)诱导硅酸盐矿物沉淀的MISP技术的建立：除了分离和培养可用于MISP（微生物诱导硅酸盐沉淀）的微生物外，我们还将开发一种使用分离菌株进行硅酸盐矿物沉淀的实验方法。因此，我们开发了一种使用琼脂培养基、激光显微镜、液体培养基和分束器的评估方法。我们目前正在使用这种方法进行硅酸盐沉淀实验。如上所述，虽然我们还没有达到产生明确结果的地步，但我们正在稳步积累构建 MISP 技术所需的基础知识和数据。

项目成果

Calcium carbonate growth with the ring structure of stalactite-type minerals in a tuff breccia

凝灰岩角砾岩中钟乳石类矿物环状结构的碳酸钙生长

• DOI: 10.3390/cryst11091117
• 发表时间: 2021
• 期刊: Crystals
• 影响因子: 2.7
• 作者: Hitomu Kotani;Kazuyoshi Nakano;矢ヶ井那津・田中尚人;田中尚人・坂井華海;Guribosutan Kinugawa and Riki Honda;中澤悠悟，本田利器，小谷仁務;阪上 健，内田龍彦;佐伯雄一，中田一騎，内田龍彦;Tatsuhiko Uchida;橋本 光生，内田 龍彦;Jiang Yicheng，内田 龍彦;中田 一騎，細井 啓示，内田 龍彦，永井 秀和;蟹江 俊仁;Ryo Uenishi and Hitoshi Matsubara
• 通讯作者: Ryo Uenishi and Hitoshi Matsubara