鉱山廃棄物の持続的な安定化に向けた有害金属の微生物ー鉱物相互作用の解明

阐明有毒金属的微生物-矿物相互作用以实现矿山废物的可持续稳定

• 批准号: 19H04302
• 负责人: 濱村 奈津子
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H04302/
• 关键词: 微生物重金属代謝; ヒ素代謝; 微生物金属代謝; 微生物ヒ素代謝; 重金属汚染; 地球微生物学; ヒ素酸化還元; アンチモン; 金属生物変換

本研究では、有害金属動態プロセスのモデル化と安定化技術への応用を目指し、鉱山廃棄物の安定性及び有害金属挙動に影響する微生物-鉱物相互作用の解明を目的とする。当該年度は、鉱山廃棄物の安定性および有害元素挙動における微生物-鉱物相互作用の影響を明らかにするために、以下の３項目を実施した：１）鉱山汚染地域調査、２）有害金属の固体化を触媒する微生物代謝機構のゲノミクス解析、３）固体・不溶性の有害金属を代謝利用する微生物を電気化学培養。上記（１）では、鉄、銅、ヒ素、アンチモンなど異なる重金属による高濃度汚染が確認された鉱山跡地における調査を実施した。採取した汚染環境試料について、16S rRNA遺伝子配列をターゲットとするアンプリコンシーケンシングにより微生物群集解析を進めている。（２）では、有害金属の固体化を触媒する微生物に関して、分離培養に成功した好気的ヒ素酸化細菌、嫌気的ヒ素酸化細菌、およびアンチモン酸化還元細菌について、ゲノム配列同定のためのDNA調整を実施した。これら分離培養株のうち代表的な株については、ロングリードによるシーケンシングを実施するため、大量培養法およびDNA抽出方法を検討し、質・量ともに十分なDNAを得る事が可能となった。また、これまでの毒性元素の生物変換では、主に溶解性の基質を利用する微生物が研究対象とされており、汚染環境に多く存在する固体毒性元素の生物利用機構については未解明な部分が多い。そこで（３）では、採取した汚染環境試料を用いて、電気化学培養を実施し、電気化学的に集積された微生物群の同定を実施した。その結果、高濃度の毒性元素存在下で電気活性の上昇が検出され、電極には金属代謝細菌が集積している事が確認できた。この結果より、毒性元素汚染環境中に電気活性微生物が存在している事が示唆された。

This study で は, harmful metal dynamic プ ロ セ ス の モ デ ル と stabilization technology へ の 応 with を refers し, 鉱 廃 outcast の stability and dynamic に 挙 び harmful metal す る microbes - 鉱 objects interact の interpret を purpose と す る. When the annual は, 鉱 廃 outcast の stability お よ 挙 び harmful elements move に お け る - 鉱 content interaction の microorganisms を Ming ら か に す る た め に, 3 projects the following の を be applied し た : 1) Investigation of the polluted area of 鉱 mountains, 2) Solid process of harmful metals <s:1> catalyst する microbial metabolic mechanism <s:1> ゲノ ゲノ <s:1> ス analysis, 3) Metabolic utilization of solid and insoluble <s:1> harmful metals を する microbial を electrochemical culture. Written (1) で は objects, iron, copper, ヒ element, ア ン チ モ ン な ど different な る heavy metal に よ る high concentrations of pollution が confirm さ れ た 鉱 mountain blanks に お け る survey を be applied し た. Take し た environmental pollution sample に つ い て, 16 s rRNA heritage 伝 with sequence を タ ー ゲ ッ ト と す る ア ン プ リ コ ン シ ー ケ ン シ ン グ に よ り microbial cluster analytic を into め て い る. (2) で は, harmful metal の congealing を catalyst す る microbial に masato し て に cultivation, successful し た good 気 ヒ element acidification bacteria, anaerobic 気 ヒ acidification bacteria, お よ び ア ン チ モ ン acidification and yuan bacteria に つ い て, ゲ ノ ム match column with fixed の た め の DNA adjustment を be applied し た. Plant cultivation こ れ ら の う ち represent な strains に つ い て は, ロ ン グ リ ー ド に よ る シ ー ケ ン シ ン グ を be applied す る た め, massive culture method お よ び DNA extraction methods を 検 し, quality, quantity と も に が る things very な を DNA could と な っ た. ま た, こ れ ま で の toxic elements の biological variations in で は, main に solubility を の matrix using す る が microbes like と seaborne さ れ て お り exist, environmental pollution に く す る の biological toxicity of solid elements using institutions に つ い て は not interpret な part が い more. そ こ で (3) で は, take し た environmental pollution with material を い て, electricity 気 chemical cultivate を be し, electric 気 chemical に set product さ れ た microbiota の with fixed を be applied し た. そ の result, the presence of high concentrations of toxic elements の で electric 気 active の rise が 検 out さ れ, electrode に は metal metabolism bacteria が set product し て い る が sure で き た. The <s:1> results of よ よ, the presence of に electrically active microorganisms が in the environment polluted by toxic elements, and the が て る る event が suggest された.

项目成果

微生物有害元素代謝の多様性：嫌気的アンチモン酸化細菌群の代謝機構と系統分布

微生物有毒元素代谢的多样性：厌氧锑氧化菌的代谢机制和系统发育分布

• 发表时间: 2019
• 作者: 大久保公貴;山下葉里子;濱村奈津子
• 通讯作者: 濱村奈津子

Diversity of microbial arsenic and antimony transformation pathways associated with antimony mine tailing

与锑尾矿相关的微生物砷和锑转化途径的多样性

• 发表时间: 2019
• 作者: Hamamura;N.;Yamashita;Y.;Kataoka;T.;Mitsunobu;S.
• 通讯作者: S.

土壌の複雑な微環境における土壌細菌群集構造のミクロレベル解析

复杂土壤微环境下土壤细菌群落结构的微观分析

• 发表时间: 2019
• 作者: 高山清一郎;和穎朗太;荒井見和;濱村奈津子
• 通讯作者: 濱村奈津子

Microbial Biotransformation of Toxic Metalloids and Its Bioremediation Potentials

有毒类金属的微生物生物转化及其生物修复潜力

• 发表时间: 2019
• 作者: Hamamura;N.;Okubo;T.,Mitsunobu;S.
• 通讯作者: S.

ヒ素の環境挙動に影響を及ぼす微生物代謝機構の多様性

影响砷环境行为的微生物代谢机制多样性

• 发表时间: 2019
• 作者: Juma;K. M.;Kojima;K.;Takita;T.;Natsuaki;K.;and Yasukawa;K.;柏原 昭博;濱村奈津子
• 通讯作者: 濱村奈津子