生物膜中における遺伝子組換菌から土着微生物へのプラスミド伝播

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環境中におけるプラスミドの接合伝達に関する知見は十分には得られておらず、本研究では、微生物を利用して水を浄化する場(バイオオーグメンテーション)であり、また遺伝子組換え微生物等が誤って放出された場合(バイオリスク)のシンクの一つとなる活性汚泥を対象とし、実験用大腸菌から生物膜を模擬した環境微生物へのプラスミドの接合試験を行った。3種の抗生物質に対して耐性を示す自己伝達性プラスミドRP4をモデルとして用いた。RP4を保持するEscherichia coli C600を供与菌とし、M、S下水処理場から採取した活性汚泥を受容菌としてフィルターメイティングを行った。フィルター上に捕集された微生物は擬似的な生物膜と見なすことができる。24時間後、各選択培地で供与菌、受容菌、接合された細菌(トランスコンジュガント)を計数した。M、S下水処理場のどちらのサンプルを用いた場合でも、高い接合伝達率でE.coil C600から活性汚泥細菌にRP4が伝播された。RP4を接合されたM下水処理場由来の細菌の中から、コロニーの形状が他と異なる6株(M03,M08,M09,M10,M11,M12)を分離した。供与菌のプラスミドとバンドパターンが等しく、traG遺伝子も検出されたことから、M03〜M12株すべてにRP4が保持されていることが確認できた。また、M03株にはRP4以外の複数のバンドが見られ、何らかの機能を有するプラスミドを元々保有していたようである。同定の結果、トランスコンジュガントは、3株の汚泥優占菌(Pseudomonas fluorescens M08、Ochrobactrum anthropi M09、O.anthropi M11)と3株の腸内細菌(Klebsiella pneumoniae ssp pneumoniae M03、Enterobacter cloacae M10、E.cloacae M12)であった。活性汚泥優占菌群に接合伝達されたことから、実際にRP4が活性汚泥に流入した場合、二次伝達等を通じてRP4は長期的に活性汚泥中に残存する可能性が高いと考えられる。