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硫酸還元菌と鉄材料界面における電子伝達阻害を基軸とした嫌気防食技術の基盤構築

为基于抑制硫酸盐还原菌与铁材料界面电子传递的厌氧腐蚀防护技术奠定基础

基本信息

批准号：
16J07690
负责人：
DENG XIAO
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでの研究では、地下環境において普遍的に存在する硫酸還元菌が外膜シトクロム酵素を有し、それを介して固体から直接電子を引き抜くことを明らかにした。さらに、硫酸還元菌Desulfovibrio ferrophilus IS5株をモデル菌とした研究では、電極電位が負であるほど電極上の細胞活性が高くなることを見出した。しかし、電子引き抜きが微生物の遺伝子発現に与える影響は不明であった。そこで本研究では、IS5株を-0.4 V、-0.5 V (vs. 標準水素電極)、及び電位印加なしの条件下でそれぞれ5日間培養し、遺伝子発現の変化をトランスクリプトーム解析で分析した。その結果、-0.4 V の電極上で培養した細胞では、ATP合成と硫酸塩還元代謝経路をコードする遺伝子群の発現が電極なし条件と比べて約4倍以上増加したことを明らかにした。これは電子引き抜き過程に伴い細胞がエネルギーを獲得することを強く示唆した。さらに、電極電位が-0.5 Vの場合は、-0.4 Vの場合と比較して、細胞が電極から電子を引き抜く速度が大幅に増加したのと同時に、電子摂取を媒介する外膜シトクロム酵素の発現が10倍以上増加していた。この結果は、外膜シトクロム酵素が細胞の電子引き抜きを媒介するというモデルを強く支持する。さらに、ATP合成と硫酸塩還元経路、及び窒素（アンモニウム）や炭素（酢酸）を同化する経路の遺伝子発現も、-0.4 Vの場合と比較して約4倍増加していた。これらの遺伝子群は細胞の成長に深く関与することから、電極からの電子摂取がIS5株の細胞成長にエネルギーを提供することが示唆された。以上の結果より、電子源が不明であるため未培養のままとなっている微生物を培養する新しい手法として、電気化学的培養法が利用できると期待される。

これまでの Research では、Underground environment において Common presence するSulfate reducing bacteria がOuter membrane シトクロムEnzyme を有し、それを开してsolid からDirect electron を lead き抜くことを明らかにした. Desulfovibrio ferrophilus The IS5 strain of をモデルルとした is researched and the electrode potential is negative and the cell activity on the electrode is high and the electrode is exposed.しかし, electron inducing き抜きがmicrobial の缝子発appears に and える’s influence is unknown であった.そこでThis study used では, IS5 strain を-0.4 V, -0.5 V (vs. Standard hydrogen electrode), and 5-day incubation under the conditions of びpotential incretion, and でそれぞれ 5-day culture, and の変化をトランスクリプトームanalytical analysis.そのRESULT, -0.4 V The culture of cells on the electrode is carried out, and ATP synthesis and sulfate reduction metabolism are carried out. The condition of the subgroup is about 4 times higher than that of the electrode.これはelectron leadき抜きprocessに companionいcellがエネルギーをgetsすることをstrongくshows instigationした. When the electrode potential is -0.5 V, -0.4 V's occasions and comparisons are the same as those of cells and electrodes and electrons and speeds. When the time comes, the electronic medium and the outer membrane of the enzyme are now increased more than 10 times.このRESULTS は、Outer membrane シトクロムEnzymes がELECTRON RESULTS き抜きをMEDIA するというモデルをSTRONG くsupport する.さらに, ATP synthesis and sulfate hydration, and びアンモニウム) and carbon (anthionic acid) を assimilation する経路の缝子発 appear も, -0.4 In the case of V, the comparison is about 4 times the increase.これらの缝子集团は成の深く关与することから、ELECTRODE からの电The cells of the IS5 strain were grown in the sub-system provided by the company. The above results indicate that the electron source is unknown and the uncultured microorganisms areをCultivation is a new technique and the culture method of electrochemical chemistry is utilizing できるとLooking forward to される.