廃水処理システムの新奇指標微生物「DPANNアーキア」の診断技術開発と実態解明

废水处理系统中新型指示微生物“DPANN古菌”诊断技术的开发和实际情况的阐明

基本信息

批准号：
21H01471
负责人：
黒田恭平
金额：
$ 11.07万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目的は，高有機物負荷，高窒素負荷，高カチオン濃度の廃水処理汚泥中で優占化する「DPANNアーキア」を廃水処理の新奇ストレス指標微生物として診断する技術を開発し，その“真”の機能を培養法とトランスクリプトム解析等により明らかにすることである。「DPANNアーキアは廃水処理のストレスを評価する新奇指標微生物になり得るのではないか?」という問い(仮説)について，培養と情報科学・微生物代謝能の観点から学術的に解明することである。2022年度は，(1)DPANNアーキア優占化反応槽の運転管理と診断技術の開発，(2) DPANNアーキアの二者培養系の確立，(3) 廃水処理システム内でのDPANNアーキアの“真”の機能解明について、研究を実施した。(1)では，DPANNアーキアを優占化させることに成功したUASB反応器についてマイクロバイオーム解析と運転管理データの解析を行った結果、DPANN アーキアの優占化にはフェノール基質以外に温度管理が重要であることが示唆された。(2)では，DPANNアーキアと同様な生態を持つと想定されるCandidate Phyla Radiation(CPR)/Patescibacteriaに属する2種の系統の集積培養と機能推定に成功し、DPANNアーキアの二者培養系確立に向けた宿主と共生細菌の動態に関する重要な情報を得た。加えて、DPANNアーキアが優占するUASB反応器のマイクロバイオーム解析によりDPANNアーキアがメタン生成アーキアと共生することを示唆する結果を得た。(3)では、集積培養物およびDPANNアーキア優占化UASB反応器保持汚泥のメタトランスクリプトーム解析を行い、遺伝子発現データを得ることに成功した。

这项研究的目的是开发一项技术来诊断“ DPANN ARCHAE”，该技术在废水处理污泥中以高有机物负载，高氮负荷和高阳离子浓度为主，作为废水处理的新型压力指标微生物，并通过培养方法和转录分析来阐明其“真实”功能。问题（假设）“ DPANN ARCHEA可以是评估废水处理应力的新指标微生物吗？”是从文化，信息科学和微生物代谢潜力的角度从学术上进行探索。在2022财年中，对（1）DPANN ARCHIA主导反应堆的运营管理和诊断技术的开发进行了研究，（2）建立用于DPANN ARCHIA的双方培养系统，以及（3）阐明在废水处理系统内DPANN ARCHIA的“真实”功能。在（1）中，成功统治DPANN ARCHAE的UASB反应堆的微生物组分析和操作管理数据分析表明，除了托管DPANN ARCHAE的酚类底物外，温度控制也很重要。在（2）中，我们成功地培养和估计了属于候选门的两种菌株（CPR）/Patescibactia的积累，这些菌株有望具有与DPANN ARCHIA相似的生态学，并获得了有关宿主和共生细菌动态的重要信息，以建立Dpann Archia的双重文化系统。另外，对DPANN ARCAN主导的UASB反应器的微生物组分析得出的结果表明DPANN ARCHA与甲烷基弓共存。在（3）中，进行了累积培养物和DPANN ARCHAE占主导地位的UASB反应器保留污泥的元转录组分析，并获得了基因表达数据。