生物学的栄養塩類除去プロセスにおける同位体解析を導入した微生物ループの解明

使用同位素分析阐明生物营养去除过程中的微生物循环

• 批准号: 17686047
• 负责人: 蛯江 美孝
• 金额: $ 15.31万
• 依托单位: National Institute for Environmental Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17686047/
• 关键词: 微生物ループ; 排水処理; 微生物生態学; 腐生連鎖; 生物学的窒素除去; 同位体解析; 微生物個体群動態; 物質フロー; 生物学的排水処理; 分子生物学的解析; 放射性同位体解析; 安定同位体解析; 捕食-被食関係; 窒素・リン; 基質資化特性

液状廃棄物処理を効率的かつ安定的に行う上では、処理性能を左右する重要な微生物の挙動および微生物ループの機構解明が不十分であることが指摘されている。本研究では、微生物ループの解明における課題である微生物個体群と物質フローの同時解析を可能とするため、同位体によるトレーサー試験と遺伝子解析を組み合わせたSIP法(SI活用)とMAR-FISH法(RI活用)を導入し、微生物ループの機構解明のための基盤の確立を図った。MAR-FISH法によりリン蓄積細菌(PAOs)の可視化と炭素フローの同時解析を行った結果、リン除去性能が良好な活性汚泥においても活性の個体差が大きく異なる場合があることや、PAOsと共生・競争等の密接な関わりのある4分子状のクラスターを形成し、形態学的に異なる2種の細菌の存在を明らかにすることができた。さらに、リン除去能回復試験においては、一部のPAOsが基質を資化しておらず、阻害微生物が高い活性を示すことが確認された。またSIP法を導入した基質資化特性に基づく細菌群集構造解析手法を確立し、複雑な微生物ループにおいて、メタノールおよび酢酸を利用する脱窒細菌群集を明らかにした。メタンを唯一の炭素源とした微生物ループにおいては、メタンの一次消費者としてのメタン酸化細菌群、メタン酸化細菌由来の代謝産物であるメタノール等のC1化合物を利用する脱窒細菌群、C1化合物以外の代謝産物を利用する微生物群が見いだされ、炭素のクロスフィーディングを確認することができた。さらに、硝酸塩の存在が及ぼすメタン酸化細菌群集への影響を解析した結果、一部のメタン酸化細菌の増殖が促進されること等が明かとなった。これらの成果より、微生物の遺伝子解析と同位体解析の導入により、微生物個体群と物質フローの同時解析が可能となり、高度処理プロセスにおける処理機能を担う有用微生物群の機能強化の図れることがわかった。

The efficiency of liquid waste treatment is not stable, but the treatment performance is important. The movement of microorganisms and the mechanism of microorganisms are not very clear. This study aims to investigate the possibility of simultaneous analysis of individual microbial populations and substances, and to combine SIP (SI) and MAR-FISH (RI) methods for the introduction and establishment of a substrate for the molecular elucidation of microbial populations. MAR-FISH method for the visualization and simultaneous analysis of carbon dioxide accumulation bacteria (PAOs) results in good removal performance, large individual differences in activated sludge activity, close contact between PAOs, symbiosis, competition, etc. 4 molecular form, morphological differences, the existence of 2 species of bacteria. In addition, some PAOs were identified as having high activity in the medium. The SIP method was used to introduce the characteristics of the substrate and to analyze the structure of the bacterial community. C1 compounds such as C1 compounds can be utilized by microbial groups other than C1 compounds, and metabolites other than C1 compounds can be utilized by microbial groups other than C1 compounds. The analysis of the effect of nitric acid on the growth of acidifying bacteria and the promotion of the growth of some acidifying bacteria are presented. The results of this study include the introduction of microbial gene analysis and isotope analysis, the simultaneous analysis of microbial individual populations and substances, and the processing functions of highly processed organisms.

项目成果

Determination of polyphosphate-accumulating organisms activity in enhanced biological phosphorus removal using conventional methods and microautoradiography-FISH

常规方法和显微放射自显影-FISH测定强化生物除磷中聚磷酸盐积累生物的活性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Japanese Journal of Water Treatment Biology 43(in press)
• 作者: Taizo Kobayashi;et. al.;油野俊也;大場慎治;小林泰三;小林泰三;Toshifumi Osaka;Kondo Takashi;T.Kondo
• 通讯作者: T.Kondo

生物学的リン除去プロセスに存在するG-bacteriaの生態解析

生物除磷过程中G-细菌的生态学分析

• 发表时间: 2006
• 期刊: 水環境学会年会講演要旨集 (in press)
• 作者: Taizo Kobayashi;et. al.;油野俊也;大場慎治;小林泰三;小林泰三;Toshifumi Osaka;Kondo Takashi;T.Kondo;大坂利文;G.Nakagawa;林紀男;T.Kondo;近藤貴志
• 通讯作者: 近藤貴志

生物学的リン除去における基質資化競合関係の分子生物学的評価

生物除磷底物利用竞争的分子生物学评价

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本水処理生物学会誌別巻 25
• 作者: Taizo Kobayashi;et. al.;油野俊也;大場慎治;小林泰三;小林泰三;Toshifumi Osaka;Kondo Takashi;T.Kondo;大坂利文;G.Nakagawa;林紀男;T.Kondo;近藤貴志;Nakagawa G;T.Kondo;近藤貴志
• 通讯作者: 近藤貴志

Functional analysis in decentralized domestic wastewater treatment system

分散式生活污水处理系统功能分析

• 发表时间: 2007
• 作者: Taizo Kobayashi;et. al.;油野俊也;大場慎治;小林泰三;小林泰三;Toshifumi Osaka;Kondo Takashi;T.Kondo;大坂利文;G.Nakagawa;林紀男;T.Kondo;近藤貴志;Nakagawa G;T.Kondo;近藤貴志;R.Suzuki;大坂利文;Yoshitaka Ebie;Toshifumi Osaka;Yoshitaka Ebie
• 通讯作者: Yoshitaka Ebie

New probes and autofluorescence observation that distinguish each subgroup of Defluvicoccus-relative G-bacteria in a wastewater treatment process

新探针和自发荧光观察可区分废水处理过程中与脱氟球菌相关的 G 细菌的每个亚群

• 发表时间: 2007
• 作者: Taizo Kobayashi;et. al.;油野俊也;大場慎治;小林泰三;小林泰三;Toshifumi Osaka;Kondo Takashi;T.Kondo;大坂利文;G.Nakagawa;林紀男;T.Kondo;近藤貴志;Nakagawa G;T.Kondo;近藤貴志;R.Suzuki;大坂利文;Yoshitaka Ebie
• 通讯作者: Yoshitaka Ebie