Development of new water quality sensing technology for realization of sustainable small-scale water supply systems

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廃水処理の安定化や維持管理には処理の好不調に関与する微生物群のモニタリング技術が必要である。しかし、培養法やqPCR法といった今日の測定法では、測定時間やコストの問題から日常的に微生物群の評価をすることは極めて難しい。今年度はポリエチレンテレフタレート（PET）原料製造廃水を処理する上昇流嫌気性スラッジブランケット（UASB）反応器保持汚泥に存在するメタン生成アーキアMethanothrix属とそれに寄生するCandidatus Yanofskybacteriaを対象として本手法の適用可能性を評価した。Methanothrix属はメタン発酵反応器において最終中間産物の酢酸をメタンへ変換するアーキアであり、この寄生関係は廃水処理の成否に関わる可能性がある。そのため、我々は金ナノ粒子プローブ法を用いてCa. YanofskybacteriaとMethanothrixの定量可能性を評価した。定量の結果，純菌のDNA抽出物と汚泥サンプルでは10の5乗 copies/μLから高濃度側にかけて濃度依存性がみられたのに対し、longとshortのPCR産物では10の9乗 copies/μLから高濃度側にかけて濃度依存性がみられた。このとこから、金ナノ粒子プローブの凝集には長鎖ゲノムの高次構造やサンプル中の夾雑物が影響していることが考えられた。BSAの添加前と比較すると添加後では検出下限が2桁ほど下がった。このことから、BSA溶液を添加し金ナノ粒子プローブの凝集状態を制御することで高感度化できることが示唆された。さらに、カーブフィッティングを用いて得られた吸光スペクトルを分解することで、分析の高感度化を目指した。係数hとqPCRで測定したDNA濃度の相関を解析した。10の7乗 copies/μL以下の領域において係数hとDNA濃度の間に正の相関が見られた。