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

废水处理过程中复杂微生物系统的生态结构分析及工程应用

• 批准号: 01J08709
• 负责人: 青井 議輝
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J08709/
• 关键词: アンモニア酸化細菌; LAMP; 定量PCR; 窒素除去; 硫黄脱窒; mRNA

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。

Development of LAMP quantitative microbial analysis technology LAMP specific bacteria and gene discovery technology LAMP quantitative microbial analysis technology LAMP specific bacteria and gene discovery technology The previous year's study was conducted on the design and quantitative aspects of the project. This study is about quantitative analysis, quantitative analysis and mRNA selection. As a result, the design of turbidity was successfully developed by using quantitative methods. The possibility of increasing the amplitude of DNA and RNA in the mRNA selection of LAMP is shown in this paper. Nitrification and Dehumidification Simultaneous Deaeration Field Development was successfully carried out under single conditions in the presence of nitrobacteria on the surface, sulfur on the inside and powdered sulfur on the biofilm structure. This year,(1) the uniform immobilization of activated sludge and (2) the molecular ecology of biofilm structures are discussed. As a result, activated sludge was uniformly immobilized at a very early time, and it was confirmed that two other bacteria were immobilized at a very early time. On the other hand, quantitative PCR was successfully used to analyze the quantitative distribution of functional genes in micro-space, and the spatial distribution analysis method was applied to analyze the spatial distribution of desmoxified bacteria and nitrifying bacteria. As a result, nitrifying bacteria grow on the surface layer, and the removal of nitrogen is important.

项目成果

Y.Aoi 他: "Transition of bacterial spatial organization in a biofilm monitored with FISH and subsequent image analysis"Water Science and Technology. in press. (2004)

Y.Aoi 等人：“用 FISH 和随后的图像分析监测生物膜中细菌空间组织的转变”，出版《水科学与技术》（2004 年）。

Y.Aoi 他: "Expression of amoA mRNA in wastewater treatment processes examined by competitive RT-PCR"Journal of Biotechnology. in press. (2004)

Y.Aoi 等人：“通过竞争性 RT-PCR 检查废水处理过程中 amoA mRNA 的表达”，《生物技术杂志》已出版（2004 年）。

青井議輝 他: "独立栄養細菌を用いた硝化・脱窒同時進行型反応の開発"用水と廃水. 45, 2. 129-133 (2003)

Aoi 等人：“利用自养细菌开发同步硝化和反硝化反应”水和废水 45, 2. 129-133 (2003)。

Y.Aoi 他: "Real-time monitoring of ammonia-oxidizing activity in a nitrifying biofilm by amoA mRNA analysis"Water Science and Technology. 46, 1-2. 439-442 (2002)

Y.Aoi 等人：“通过 amoA mRNA 分析实时监测硝化生物膜中的氨氧化活性”，《水科学与技术》46, 1-2 (2002)。