複合微生物系シミュレーションモデルの構築に基づくシステム微生物生態学の創生

基于复杂微生物系统模拟模型构建的系统微生物生态学创建

• 批准号: 18656246
• 负责人: 常田 聡
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Waseda 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 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18656246/
• 关键词: 複合微生物系; 微生物生態; シミュレーション; バイオフィルム; 微生物パラメータ; システムバイオロジー

環境中では多種多様な微生物が雑多に存在する複合微生物系を形成している。本研究では個々の微生物の現象に着目するのではなく,生態系全体を一つのシステムとしてとらえるシステムバイオロジーの概念を微生物生態学に導入し,実験的手法および知識工学的手法を併用してコンピュータ上に微生物のコミュニティーを再構築し,微生物生態形成メカニズムの真の理解につなげる新規方法論を確立・提案することを目的とした。本研究では,特に,複合微生物系の一例として,多孔質膜を介して通気を行い,膜上にバイオフィルムを形成させる方法(いわゆるメンブレンエアレーション法)によって得られたバイオフィルムを取り上げた。本年度は,シミュレーション結果の精度に多大な影響を与える微生物パラメータを精査し,シミュレーション結果と実験結果を比較した。まず,バイオフィルムからサンプリングした従属栄養細菌(HB),アンモニア酸化細菌(AOB),亜硝酸酸化細菌(Nitrobacter,Nitrospira)を対象に,水質回分実験・呼吸活性実験・蛍光遺伝子プローブ法(FISH法)・レクチン染色・画像解析を行い,それぞれの徴生物の活性パラメータを評価した。一方,形成されたバイオフィルムを壊さずに,微小電極測定およびFlSHを行い,バイオフィルム内の基質濃度分布と微生物分布を得た。つぎに,この結果を,すでに得られた微生物パラメータを用いてシミュレートした結果と比較した。完全には実験結果をシミュレーションでは再現することはできなかったが,文献値のパラメータを用いてシミュレーションをした結果と比較して,多くの部分の傾向を再現することができるようになった。またMABの内部に存在する亜硝酸酸化細菌はNitrobacterであることが明らかになった。

In the environment, there are で る various and multiple types of な microorganisms が雑 numerous に existences, する complex microbial systems を forming て て る る る る る る. This study で は a 々 の microbial に の phenomenon with mesh す る の で は な く, the entire ecosystem を a つ の シ ス テ ム と し て と ら え る シ ス テ ム バ イ オ ロ ジ ー の concept に import し を microbial ecology, be 験 gimmick お よ び knowledge engineering technique を and し て コ ン ピ ュ ー タ に on microbial の コ ミ ュ ニ テ ィ ー を build し again, microbial ecology Form メカニズム <s:1> true <s:1> understanding に なげる なげる methodology of new regulations を establishment · proposal する とを とを purpose と た た. This study で は, に, composite microbial system の case と し て, porous membrane を interface し て tong 気 を い, membrane に バ イ オ フ ィ ル ム を form さ せ る method (い わ ゆ る メ ン ブ レ ン エ ア レ ー シ ョ ン method) に よ っ て must ら れ た バ イ オ フ ィ ル ム を take on り げ た. This year は シ ミ ュ レ ー シ ョ ン results の influence how な に を and え る microbial パ ラ メ ー タ を check し, シ ミ ュ レ ー シ ョ と ン results be 験 results を し た. ま ず, バ イ オ フ ィ ル ム か ら サ ン プ リ ン グ し た 従 tech students.their ownship keep bacteria (HB), ア ン モ ニ ア acidification bacteria (AOB), 亜 nitric acid bacteria (Nitrobacter, Nitrospira) を like に seaborne, water back to the points be 験, respiratory activity be 験 · 蛍 light heritage 伝 son プ ロ ー ブ method (FISH), レ ク チ ン dyeing · Portrait analysis を lines を,それぞれ <s:1> characteristics biological <s:1> activity パラメ を タを evaluation 価 た た. Side, forming さ れ た バ イ オ フ ィ ル ム を 壊 さ ず に, tiny electrode determination お よ び FlSH を い, バ イ オ フ ィ ル ム と の substrate concentration distribution in microbial distribution を た. つ ぎ に, こ の results を す で に have ら れ た microbial パ ラ メ ー タ を with い て シ ミ ュ レ ー ト し た results と し た. Results completely に は be 験 を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で は reappearance す る こ と は で き な か っ た が, literature numerical の パ ラ メ ー タ を with い て シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を し た results と し て, more く の part の tendency を reappearance す る こ と が で き る よ う に な っ た. Inside the またMAB, に, there are する亜 Nitrobacter <s:1> nitrobacter である ら とが and ら ら になった.

项目成果

System microbiology approach to understand microbia-community of biofilm

了解生物膜微生物群落的系统微生物学方法

• 发表时间: 2007
• 作者: S.Matsumoto;M.Katoku.Y.Aoi;S.Tsuneda
• 通讯作者: S.Tsuneda