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活性汚泥内に存在する微生物ダークマターCPR細菌群の代謝機能の解明と分離培養

活性污泥中微生物暗物质 CPR 细菌代谢功能的阐明和分离培养

基本信息

批准号：
20H02287
负责人：
金田一智規
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02287/
关键词：
活性汚泥微生物ダークマター CPR細菌群分離培養 Patescibacteria

项目摘要

本研究は活性汚泥から高頻度で検出されるCPR細菌群（Patescibacteria）であるTM7（Saccharibacteria）門、SR1（Asconditabacteria）門、BD1-5（Gracilibacteria）門、OD1（Parcubacteria）門を対象とし、提案する分離培養戦略に基づき、4年間でCPR細菌群の代謝機能と下水処理プロセス内での生態学的役割を解明し、集積培養系の確立および分離培養を試みることを目的とする。具体的には①活性汚泥中のCPR細菌群の存在量・細胞形状の把握、メタゲノム解析による代謝機能の推定を行い、②MAR-FISH法によりCPR細菌群が増殖可能な有機物を特定し、理想的な培養条件を把握する。③これまでに実績のある高濃度微生物保持バイオリアクターを用いてCPR細菌群の集積培養を行う。④微小テクノロジーを活用した新規微生物反応場（微生物間相互作用）に基づく分離培養手法を適用する。2022年度はPatescibacteriaのゲノムに含まれる16S rRNA遺伝子配列の全長を抽出し、系統樹作成ソフトARBを用いてPatescibacteriaに特異的なFISH（蛍光in situ hybridization）プローブの設計を行った。その結果、TM7門とBD1-5門の2つのプローブについて設計することができた。FISH法による観察結果では、TM7門とBD1-5門ともに設計したプローブの蛍光に加え、EUBmixおよびDAPIの蛍光と重なることが確認でき、TM7門とBD1-5門の細菌を標的とするプローブの設計に成功した。また、顕微鏡観察の結果から、BD1-5門の細菌は活性汚泥中に存在するZoogloea属細菌と近接して存在しており、寄生・共生関係を構築していることが示唆された。

The purpose of this study was to clarify the metabolic function of CPR bacteria and the ecological characteristics of CPR bacteria in wastewater treatment during 4 years, establish the culture system and test the isolation culture of CPR bacteria. Specific aspects include (1) determination of the amount and cell shape of CPR bacteria in activated sludge, estimation of metabolic function of CPR bacteria in activated sludge,(2) determination of possible organic substances for CPR bacteria to proliferate by MAR-FISH method, and determination of ideal culture conditions. (3) To maintain high concentration of microorganisms in order to achieve this goal, CPR bacterial colony culture should be carried out. 4. Application of the new microbial reaction field (interaction between microorganisms) to the basic isolation culture method In 2022, the complete length of the 16S rRNA gene sequence was extracted from the genome of Patescteria, and the design of FISH (fluorescence in situ hybridization) was carried out to construct a phylogenetic tree. As a result, TM7 doors and BD1-5 doors are designed with the same design. The FISH method was used to examine the results of the design of TM7 and BD1 -5. The design of TM7 and BD1 -5 was successful. The results of microscopic examination showed that Zoogloea bacteria existed in the activated sludge of BD1 -5, and the symbiotic relationship between Zoogloea bacteria and BD1 -5 bacteria was established.