報告書番号

V07018

タイトル（和文）

電気による微生物の制御(その１１)-電位調整による硫酸還元細菌の生育の制御-

タイトル（英文）

Electrochemical control of bacteria (Part XI) -Regulation of sulfate reducing bacteria by redox control-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

微生物の生育は根本的には電子の流れに支えられている。よって電子の流れを制御することにより微生物の生育を向上させることが可能と考えられる。しかし、電子の流れやすさの指標である酸化還元電位を一定に制御しながら培養する方法はこれまでになかった。そこで本報告では電気培養技術を応用し、微生物の生育に適した電位環境を調節できる培養方法の開発を目的とした。対象として硫酸還元細菌を選択し、電位制御のため電子媒体AQDSを添加して電気培養をおこなった。その結果、E=-0.6V以下の電位範囲に制御することにより硫酸還元細菌の生育を早めることが可能であることが明らかとなった。また複数の微生物から構成される混合条件下においてもE=-0.6V以下の電位は硫酸還元細菌の生育に影響を与え、選択的培養を可能とした。このような電気を用いて微生物に好適な環境を整備するという概念に基づいた培養法は、これまでの微生物培養法とは根本的に異なる新しい培養法である。今後はこの微生物制御手法の適用範囲を拡大し、有用微生物探索ツールの開発、有用物質生産（バイオプロセス）の効率化へと繋げていく。

概要 （英文）

Microbial growth is supported by the electron flow that occurs during energy metabolism. Previously, we developed an electrochemical cultivation system that can control the electron flow via electrolysis and thus activate microbial growth. In this study, we propose a novel electrochemical cultivation system involving the use of electrolysis to adjust the redox potential to the optimal value for microbial growth. Although the redox potential of a culture is considered to be associated with the microbial growth therein, no cultivation system that can maintain a culture at a constant redox potential has been developed thus far. We attempted to cultivate sulfate-reducing bacteria (Desulfovibrio desulfuricans) by maintaining the culture at a constant potential (E) between +0.4 and –0.8 V. We found that maintaining the redox potential at less than –0.6 V shortened the lag phase in the D. desulfuricans culture by approximately 10 hours. To verify the effects of controlling the redox potential on the growth of D. desulfuricans, we cultivated a mixed culture that comprised at least 4 strains by maintaining the culture at different potentials, namely, +0.4 V, –0.1 V, and –0.6 V via electrolysis. In the culture maintained at –0.6 V, the D. desulfuricans organisms were selectively enriched. This is the first report on a novel cultivation method that facilitates microbial growth by maintaining a controlled redox potential via electrolysis. In future, we aim to improve this cultivation method in order to develop a tool for the effective screening of useful microorganisms and for increasing the efficiency of various bioprocesses.

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