表現形質・遺伝形質から明らかにする排水処理プロセス最適化のための微生物機能解析

本研究は、生物学的排水処理プロセスにおける処理メカニズムや最適化を目標に、表現形質と遺伝的形質の双方から明らかにすることを目的としている。現在本研究に関する2つの研究軸を立てて実験を遂行している。はじめに、生物処理プロセスにおいて機能上重要と考えられる培養困難な未培養微生物の機能上重要な微生物の選定として、特に半導体製品等の工業プロセスで排出される有害化学物質を処理する嫌気性廃水処理を対象に、当該プロセスに存在する有害物質分解菌の分離培養およびゲノム解析、そして未培養微生物を中心とする機能解明のため、特定遺伝子の伝播を解明する新たな手法の開発に取り組んだ。電子製造排水が含有する水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、モノエタノールアミン(MEA)分解菌の分離培養を実施し、当該排水を処理する低温メタン発酵プロセスからこれらの分解菌の単離に成功した。TMAH分解菌は、TMAHを直接メタン化するメタン生成古細菌であり、系統的に近縁なメタン菌種はTMAH分解能を持たず、本菌株に特徴的な形質であることが判明した。当該細菌のゲノム解析を実施し、本分離株が保有する遺伝形質を網羅的に明らかにした。MEA分解菌においては、当該排水処理プロセスから、系統的に新規なMEA分解細菌を2種分離培養することができた。未培養微生物の機能解析を目的に、微生物種間における特定遺伝子の伝播を解析するため、好感度FISH法と蛍光細胞分取装置を併用したプラスミドDNA由来遺伝子と菌種を結びつける新たな手法開発を実施した。

本研究は、生物学的排水処理プロセスにおける処理メカニズムや最適化を目標に、表現形質と遺伝的形質の双方から明らかにすることを目的としている。現在本研究に関する2つの研究軸を立てて実験を遂行している。はじめに、生物処理プロセスにおいて機能上重要と考えられる培養困難な未培養微生物の機能上重要な微生物の選定として、特に半導体製品等の工業プロセスで排出される有害化学物質を処理する嫌気性廃水処理を対象に、当該プロセスに存在する有害物質分解菌の分離培養およびゲノム解析、そして未培養微生物を中心とする機能解明のため、特定遺伝子の伝播を解明する新たな手法の開発に取り組んだ。電子製造排水が含有する水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、モノエタノールアミン(MEA)分解菌の分離培養を実施し、当該排水を処理する低温メタン発酵プロセスからこれらの分解菌の単離に成功した。TMAH分解菌は、TMAHを直接メタン化するメタン生成古細菌であり、系統的に近縁なメタン菌種はTMAH分解能を持たず、本菌株に特徴的な形質であることが判明した。当該細菌のゲノム解析を実施し、本分離株が保有する遺伝形質を網羅的に明らかにした。MEA分解菌においては、当該排水処理プロセスから、系統的に新規なMEA分解細菌を2種分離培養することができた。未培養微生物の機能解析を目的に、微生物種間における特定遺伝子の伝播を解析するため、好感度FISH法と蛍光細胞分取装置を併用したプラスミドDNA由来遺伝子と菌種を結びつける新たな手法開発を実施した。