基質親和性の高い微生物を利用した低濃度温室効果ガス処理技術の開発

利用高底物亲和力微生物开发低浓度温室气体处理技术

• 批准号: 13J08488
• 负责人: 松浦 哲久
• 金额: $ 2.76万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J08488/
• 关键词: 温室効果ガス; 低濃度ガス; 未培養微生物; 次世代シークエンサー; ゲノム解析; 16S rRNA遺伝子; 機能遺伝子; 高親和性微生物; DHSリアクター

排水処理プロセスから低濃度の強温室効果ガス（メタン・亜酸化窒素）が発生している。低濃度ではあるが発生量が多いため、排水処理場全体からの強温室効果ガス排出の割合は高い。それにも関わらず、そのような強温室効果ガスの処理技術は未だ確立されていないのが現状である。そこで、本研究では、基質親和性の高い微生物を利用し、強温室効果ガスであるメタンを大気程度にまで分解する技術を確立させるとともに、その微生物の機能解明を行う事を目的とした。昨年度までに、低濃度メタンガスを除去するバイオリアクターを開発し、培養微生物群を含む様々な環境のメタン酸化細菌の調査を行う基盤整備を行った。本年度は、未培養メタン酸化細菌の機能解明に向けて、ゲノム解析を実施した。まず、基質親和性の高い未培養メタン酸化細菌の機能遺伝子（pmoA）に特異的なプライマーを設計し、環境サンプルから目的微生物の定量を実施した。標的が多い環境サンプルを数種選出し、NextSeqにてゲノムのシークエンス解析を行った。約50Gbのシークエンスデータを取得し、そのデータからゲノムビニングを実施した。その結果、合計65種類のゲノムを抽出した。そのうち1種のゲノムがメタン酸化細菌のクラスターに属した。さらに、既知のゲノム情報との相同性は85%以下であり、未培養系統群であることがわかった。しかし、ゲノム上に16S rRNA遺伝子、pmoA遺伝子が検出されなかった。同時に未培養メタン酸化細菌の分離・培養も実施したが、目的微生物の分離・培養には至らなかった。

废水处理过程会产生低浓度的强温室气体（甲烷和一氧化二氮）。虽然浓度较低，但产生量较大，因此整个废水处理厂强温室气体排放的比例较高。尽管如此，目前的情况是，针对如此强烈的温室气体的处理技术尚未建立。因此，本研究的目的是建立一种利用具有高底物亲和力的微生物将甲烷这种强温室气体分解到大气水平的技术，并阐明这些微生物的功能。到去年，我们开发了一种去除低浓度甲烷气体的生物反应器，并为研究各种环境中的甲烷氧化细菌（包括培养的微生物群落）准备了基础设施。今年，我们进行了基因组分析，以阐明未培养的甲烷氧化细菌的功能。首先，我们设计了针对未培养的甲烷氧化细菌的功能基因（pmoA）的特异性引物，该引物具有高底物亲和力，并对环境样品中的目标微生物进行了定量。我们选择了多个具有多个目标的环境样本，并使用 NextSeq 进行基因组序列分析。获取了大约 50 Gb 的序列数据，并根据该数据进行了基因组分箱。结果，总共提取了65种基因组。其中一个的基因组属于一组甲烷氧化细菌。此外，与已知基因组信息的同源性低于85%，表明它是一个未培养的菌株。然而，基因组上未检测到16S rRNA基因和pmoA基因。同时分离培养了未培养的甲烷氧化菌，但无法分离培养目标微生物。

项目成果

Prospective Combined System of UASB and DHS Reactor for the Treatment of Domestic Wastewater in Jakarta

UASB 和 DHS 反应器联合系统用于处理雅加达生活污水

• DOI: 10.2965/jwet.2014.459
• 发表时间: 2014
• 期刊: Journal of Water and Environment Technology
• 作者: Izarul Machdar;Norihisa Matsuura;Hiroya Kodera;Akiyoshi Ohashi
• 通讯作者: Akiyoshi Ohashi

Recovery and biological oxidation of dissolved methane in effluent from UASB treatment of municipal sewage using a two-stage closed downflow hanging sponge system

• DOI: 10.1016/j.jenvman.2014.12.026
• 发表时间: 2015-03-15
• 期刊: JOURNAL OF ENVIRONMENTAL MANAGEMENT
• 影响因子: 8.7
• 作者: Matsuura, Norihisa;Hatamoto, Masashi;Ohashi, Akiyoshi
• 通讯作者: Ohashi, Akiyoshi

多様なメタン酸化細菌の優占種と環境

各类甲烷氧化菌的优势种及环境

• 发表时间: 2013
• 作者: 新野貴大;松浦哲久;金田一智規;尾崎則篤;大橋晶良
• 通讯作者: 大橋晶良

多様なメタン酸化細菌の優占種を支配する環境因子

控制多种甲烷氧化细菌优势种的环境因素

• 发表时间: 2015
• 作者: 新野貴大;松浦哲久;金田一智規;尾崎則篤;大橋晶良
• 通讯作者: 大橋晶良

環境とメタン酸化細菌の優占化

甲烷氧化细菌的环境和优势

• 发表时间: 2013
• 作者: 新野貴大;松浦哲久;金田一智規;尾崎則篤;大橋晶良
• 通讯作者: 大橋晶良