Revealing the ecophysiologies of nitrous oxide-reducing bacteria towards the mitigation of greenhouse gas emissions in advanced nitrogen removal processes for wastewater treatment

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前年度から引き続き運転を行っている亜酸化窒素（N2O）供給型嫌気性アンモニア酸化用バイオリアクターの微生物叢の解明と活性評価を実施した。このバイオリアクターで集積されたバイオマスのメタゲノム解析を実施し、N2O還元細菌を含めた18種の高品質なドラフトゲノムの構築を達成した。このドラフトゲノムを確認したところ、このうちの2種のドラフトゲノムは優占化されていたChloroflexota門、Anerolineae綱であることが明らかになった。また、その他のドラフトゲノムとして、Proteobacteria門、Armatimonadota門、Acidobacteriota門などに属する系統であることを明らかにした。また、ドラフトゲノム内の窒素酸化物の還元に関する遺伝子型を評価したところ、多くの種類は一部の脱窒遺伝子が欠落した非脱窒性N2O還元細菌であることが示唆された。これらの集積バイオマスから優れたN2O還元細菌の獲得に向け、分離培養を行った。数種の分離培養に成功し、これらの細菌がN2O還元酵素をコードする機能遺伝子を保有することを確認した。この研究成果によりゲノム解析およびN2O消費に関する動力学的解析を進める準備が整った。さらに、研究室で分離培養に成功しているN2O還元細菌のゲル固定化と動力学的解析を進めた。ゲル固定化で用いるアルギン酸カルシウム濃度を変化させた際の固定化細菌のN2O消費活性を評価し、アルギン酸カルシウム濃度が高くなるにつれて、機械的強度が高くなること、酸素濃度に対するN2O消費活性の低下を緩和できることを明らかにした。一方、アルギン酸カルシウム濃度を上げることで見かけ上のN2O消費活性が下がること、見かけ上のN2Oに対する半飽和定数には大きな変化を与えないことを確認した。得られた結果より、ゲル固定化のために適切なアルギン酸カルシウム濃度の範囲を示した。