廃棄物埋立地土壌の微生物生態構造解析に基づく温暖化ガス放出の土木工学的抑制対策

基于废弃填埋场土壤微生物生态结构分析抑制温室气体排放的土木工程措施

• 批准号: 18656151
• 负责人: 原田 秀樹
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18656151/
• 关键词: 埋立地; メタン; メタン生成古細菌; FISH法; tyramide signal amplification; 機能遺伝子; locked nucleic acid; 分離培養

埋立地から放出されるメタンについて、その生成経路および酸化経路については十分な知見は得られていない。そこでこのメタンエミッションに関与している微生物群集の把握を最終的な目的として研究を行った。微生物生態を把握するためには、どのような種がどれだけ居るか、またどのような生息分布になっているかを知る必要がある。これらを把握するのに、微生物をシングルセルレベルで検出可能なfluorescence in situ hybridization(FISH)法は有用なツールである。FISH法は通常rRNAを標的として行われるが、埋立地などに生息する微生物は検出に十分なrRNAを有していないことが多い。また、これまでFISH法の多くはrRNAを標的としてもっぱら行われてきたが、昨今の分子生物学的手法を用いた解析から、rRNA遺伝子配列に基づいた分子系統解析によるグルーピングだけでは、微生物の機能を十分に反映しないことが分かってきた。そこで本研究では、微生物を分子系統(rRNA)および機能(mRNA、遺伝子)に基づいて検出するための高感度FISH法の開発を行った。FISH法の高感度化には2つのアプローチを採用した。1つはシグナル増幅技術、もう1つはプローブの交雑効率改善技術である。シグナル増幅技術にはtyramide signal amplification(TSA)法に着目し、TSA-FISH法をより高感度にしたtwo-pass TSA-FISH法を開発し、メタン生成古細菌のmcr mRNAおよび遺伝子の検出に成功した。交雑効率改善技術にはlocked nucleic acid(LNA)に着目し、プローブにLNAを数カ所導入することで交雑効率が著しく改善することを証明した。これらの研究結果は、今後埋立地に生息する微生物群集を解析していく上で重要な知見となるだけでなく、海洋や土壌に生息する微生物群集生態解析にも適用することができ、微生物生態解析の基盤となる技術となる。更にはメタン生成に関与する新たな古細菌の分離培養にも成功したことで、埋立地の微生物生態を理解するための重要な知見が得られた。

Buried site か ら release さ れ る メ タ ン に つ い て, そ の generated 経 road お よ び acidification 経 road に つ い て は very な knowledge は have ら れ て い な い. そ こ で こ の メ タ ン エ ミ ッ シ ョ ン に masato and し て い る microbial clusters の grasp を final purpose な と し を line っ て research た. Microbial ecology を grasp す る た め に は, ど の よ う な kind が ど れ だ け r る か, ま た ど の よ う な interest-bearing distribution に な っ て い る か を know る necessary が あ る. こ れ ら を grasp す る の に, microbial を シ ン グ ル セ ル レ ベ ル で 検 makes possible な fluorescence in situ hybridization (FISH) method は useful な ツ ー ル で あ る. FISH method は usually rRNA を mark と し て line わ れ る が and burial site な ど に interest-bearing す る microbial は 検 out に very な rRNA を have し て い な い こ と が い more. ま た, こ れ ま で の FISH method more く は rRNA を mark と し て も っ ぱ ら line わ れ て き た が, yesterday today の molecular biology technique を い た parsing か ら, rRNA heritage 伝 with sequence に base づ い た molecular system に よ る グ ル ー ピ ン グ だ け で は, microbial の functional を very に reflect し な い こ と が points か っ て き た. そ こ で this study で は, microbial molecular system (rRNA) を お よ び function (mRNA, but 伝) に づ い て 検 out す る た め の Gao Gan degrees FISH method の open 発 を line っ た. The FISH method is used for <s:1> high-sensitivity processing に に 2 アプロ アプロ チを チを チを チを チを チを チを チを using <s:1> た. 1 シグナ シグナ シグナ amplitude enhancement technology, う う1 プロ プロ ブ ブ <s:1> efficiency improvement technology である. Youdaoplaceholder0 シグナ amplitume-increasing techniques に <s:1> tyramide signal amplification(TSA) method に targeted <s:1>, TSA-fish method をよ high-sensitivity <s:1> た たtwo-pass tSA-fish method を development <s:1>, メタ <e:1> generation of ancient bacteria <s:1> mcr mRNAおよび left 伝 offspring 検 に successful た た. Pay 雑 sharper rate improved technology に は locked nucleic acid (LNA) に し, プ ロ ー ブ に LNA を is imported by カ す る こ と で pay 雑 が the working rate し く improve す る こ と を prove し た. こ れ ら の results は, buried in the future site に interest-bearing す る microbial cluster analytical し を て い く で important な knowledge と な る だ け で な く, Marine や soil 壌 に interest-bearing す る microbes cluster analytic に も applicable す る こ と が で き, microbial ecological analytic の base plate と な る technology と な る. More に は メ タ ン generated に masato and す る new た な archaea の に cultivation も successful し た こ と で, buried site の microbial ecological を understand す る た め の important な know see が ら れ た.

项目成果

Improved in situ hybridization efficiency with locked-nucleic-acid-incorporated DNA probes

• DOI: 10.1128/aem.03039-05
• 发表时间: 2006-08-01
• 期刊: APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY
• 影响因子: 4.4
• 作者: Kubota, Kengo;Ohashi, Akiyoshi;Harada, Hideki
• 通讯作者: Harada, Hideki

嫌気共生培養系を利用した未培養系統分類群に属するメタン生成古細菌の分離・培養

使用厌氧共生培养系统分离和培养属于未培养类群的产甲烷古菌

• 发表时间: 2006
• 期刊: 水環境学会誌 Vol.129
• 作者: 酒井早苗;井町寛之;関口勇地;大橋明良;原田秀樹;鎌形洋一
• 通讯作者: 鎌形洋一

Visualization of mcr mRNA in a methanogen by fluorescence in situ hybridization with an oligonucleotide probe and two-pass tyramide signal amplification (two-pass TSA-FISH)

• DOI: 10.1016/j.mimet.2006.02.002
• 发表时间: 2006-09-01
• 期刊: JOURNAL OF MICROBIOLOGICAL METHODS
• 影响因子: 2.2
• 作者: Kubota, Kengo;Ohashi, Akiyoshi;Harada, Hideki
• 通讯作者: Harada, Hideki

高感度TSA-FISH法を用いた微生物の機能遺伝子の検出

使用高灵敏度 TSA-FISH 方法检测微生物中的功能基因

• 发表时间: 2007
• 期刊: 第41回日本水環境学会要項集
• 作者: 川上周司;久保田健吾;井町寛之;原田秀樹;大橋晶良
• 通讯作者: 大橋晶良

Two-pass TSA-FISH法によるメタン生成古細菌のmcr遺伝子の検出.

二次TSA-FISH法检测产甲烷古菌中mcr基因

• 发表时间: 2006
• 期刊: 環境工学研究論文集 43
• 作者: 川上周司;久保田健吾;井町寛之;原田秀樹;大橋晶良
• 通讯作者: 大橋晶良