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。

有人指出，在有效且稳定的液体废物处理中，影响加工性能的重要微生物的行为以及微生物环的机制不足。在这项研究中，为了同时分析微生物种群和材料流，这是阐明微生物回路中的问题，我们引入了SIP（SI）和MAR-FISH（RI）方法，结合了同位素示踪剂测试和遗传分析，为阐明微生物循环机械的基础建立了基础。使用MAR-FISH方法对磷酸化细菌（PAO）（PAO）的可视化和同时分析碳流的同时分析表明，活动的个体差异甚至在激活的污泥中，具有良好的磷去除性能，并且四个分子簇与Paos的竞争与PAOS竞争密切相关，从而揭示了两种神经疗法的竞争。此外，在磷去除能力恢复试验中，有一些PAOS没有利用底物，并且抑制微生物的活性很高。我们还建立了一种基于结合SIP方法的底物使用特性分析细菌群落结构的方法，并揭示了在复杂的微生物环中使用甲醇和乙酸使用甲醇和乙酸的细菌群落。 In the microbial loop where methane is the sole carbon source, we found a group of methane-oxidized bacteria as primary consumers of methane, a group of denitrifying bacteria that utilize C1 compounds such as methanol, a metabolite derived from methane-oxidized bacteria, and a group of microbial organisms that utilize metabolites other than C1 compounds, allowing us to confirm the碳的交叉进料。此外，对硝酸盐存在对甲烷氧化细菌群落的影响的分析表明，一些甲烷氧化细菌的生长得到了促进。这些结果表明，通过引入微生物的遗传和同位素分析，可以同时分析微生物种群和材料流，并且可以增强负责先进治疗过程中治疗功能的有用微生物基团的功能。

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

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

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

Identification of bacterial population involved in the methane oxidation-coupled nitrate depletion under oxygen-limited conditions by using stable-isotope probing

使用稳定同位素探测鉴定限氧条件下参与甲烷氧化耦合硝酸盐消耗的细菌种群

• 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;Toshifumi Osaka
• 通讯作者: Toshifumi Osaka