太陽光発電パネル表面の極親水性微生物群集：2年間の研究

Extremophilic microbial communities on photovoltaic panel surfaces: a two-year study.

• Kristie Tanner
• Esther Molina-Menor
• Adriel Latorre-Pérez
• Àngela Vidal-Verdú
• Cristina Vilanova
• Juli Peretó
• Manuel Porcar

抄録

ソーラーパネルの表面は、乾燥、温度変動、日射に適応した微生物によってコロニー化される可能性がある。これらの微生物群集の分類学的・機能的組成は研究されているが、そのコロニー化過程は不明である。本研究では、太陽光発電効率の週1回の測定、16S rRNA遺伝子のハイスループットシークエンス、抗菌性化合物が微生物群集の組成に及ぼす影響を調べることで、24ヶ月間の微生物のコロニー化過程をモニターした。ソーラーパネルのコロニー化過程の長期的な研究は今回が初めてであり、その結果、種の豊富さと生物多様性は季節的な変動を示し、専門家（ソーラーパネルに適応した）と一般化した分類群がそれぞれ増減する傾向があることが明らかになりました。前者では、両性好気性の細菌であるダイノコッカス、ヒメノバクター、ロゼオモナス、真菌であるネオカテヌロストロマ、シンメトロスポラ、スポロボロマイセスが優占する傾向があり、後者ではラクトバチルス属やステミリウムが減少する傾向が見られた。このプロファイルは、化学薬品(Virkon)でパネルを洗浄することで大きく変化したが、ソーラーパネルの効率の向上にはつながらなかった。これらの結果は、ソーラーパネルが特定の微生物群集を選択せざるを得ない極限環境であることを示している。

Solar panel surfaces can be colonized by microorganisms adapted to desiccation, temperature fluctuations and solar radiation. Although the taxonomic and functional composition of these communities has been studied, the microbial colonization process remains unclear. In the present work, we have monitored this microbial colonization process during 24 months by performing weekly measurements of the photovoltaic efficiency, carrying out 16S rRNA gene high-throughput sequencing, and studying the effect of antimicrobial compounds on the composition of the microbial biocenosis. This is the first time a long-term study of the colonization process of solar panels has been performed, and our results reveal that species richness and biodiversity exhibit seasonal fluctuations and that there is a trend towards an increase or decrease of specialist (solar panel-adapted) and generalist taxa, respectively. On the former, extremophilic bacterial genera Deinococcus, Hymenobacter and Roseomonas and fungal Neocatenulostroma, Symmetrospora and Sporobolomyces tended to dominate the biocenosis; whereas Lactobacillus sp or Stemphyllium exhibited a decreasing trend. This profile was deeply altered by washing the panels with chemical agents (Virkon), but this did not lead to an increase of the solar panels efficiency. Our results show that solar panels are extreme environments that force the selection of a particular microbial community.

© 2020 The Authors. Microbial Biotechnology published by Society for Applied Microbiology and John Wiley & Sons Ltd.