廃水処理プロセスにおける複合微生物系の生態構造解析および工学的応用

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LAMPによる定量的微生物解析技術の開発LAMPを特定細菌または遺伝子発現のモニタリング技術に応用すべくアンモニア酸化細菌をモデル細菌として,定量的モニタリング等の実現に向けた検討を行った。前年度における研究でプライマーの設計およびインターカレーターを用いた定量に成功している。今回は定量に関して,濁度のリアルタィムモニタリングによる定量手法の検討およびmRNAの選択的増幅に関する検討を行った。結果,条件およびプライマーの設計を見直すことで濁度を利用した定量手法の開発に成功した。またLAMP反応を用いることでDNA・RNA混在サンプルからのmRNA選択的増幅の可能性が示唆され,新たな微生物モニタリング手法としての応用が示唆された。硝化・脱窒同時進行型反応場前年度において,スラグウールを支持体にし,表層側に硝化細菌を,内部に硫黄脱窒細菌および粉末硫黄を固定した生物膜様構造体を用いた気単一条件下で硝化・脱窒が同時進行型反応場の開発に成功した。今年度は,(1)活性汚泥を均一に固定する方式の検討および(2)生物膜様構造体の分子生態学的なキャラクタリゼーションを行った。結果,活性汚泥を均一に固定した場合でも十分早い時間で窒素除去反応の立ち上がりが確認できたため,別個に2種の細菌を固定する必要がなくなり,実用化に大きく近づいたと判断できた。一方,定量PCRを組み合わせたバイオフィルム内微小空間に声ける機能遺伝子の保持や発現を定量的に解析することが可能な空間分布解析手法を考案し、脱窒細菌および硝化細菌の空間分布解析に適用したところ,それぞれの細菌種のプロファイルを定量的に把握することに成功した。また結果から硝化細菌の表層側での増殖が窒素除去反応の立ち上がりに重要であることが示唆された。