X線μCTを用いたバイオフィルム中での特定微生物の分布の3次元可視化技術の開発

使用X射线μCT开发生物膜中特定微生物分布的3D可视化技术

• 批准号: 22KJ0182
• 负责人: 浦崎 幹八郎
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0182/
• 关键词: 環境微生物; バイオフィルム; 廃水処理汚泥; X線検出; SEM; X線μCT

2022年度の研究実施計画の1点目は、2021年度と同じく、対象とするバイオフィルムの微生物群集の調査であった。廃水処理において使用される微生物群集である汚泥について、さまざまな廃水処理汚泥を対象に調査を行った。また、2021年度の研究進捗をもとに策定した2022年度の研究実施計画は、フッ素元素や臭素元素の標手法の改良であった。フッ素元素の染色に関しては、16S rRNAを標的としたDNAプローブおよび酵素反応であるTSA反応を用いる基本的なプロトコルはそのままに、反応に用いる試薬の組成や反応条件等の条件検討を実施した。本手法によりフッ素を標識した微生物サンプルをSEM-EDX、およびSEM-WDXによる観察および元素測定に供したところ、十分なS/N比を得ることができなかった。臭素元素の特異的な標識手法の開発に関しては、これまでのプロトコルに加えて、DNAプローブおよび、核酸伸長反応であるHCRを用いたプロトコルを考案した。蛍光顕微鏡を用いた予備観察の結果、想定したプロトコル通りに反応が進行していることが確認された。本手法により臭素を標識した微生物サンプルをSEM-EDX、およびSEM-WDXによる観察および元素測定に供したところ、十分なS/N比を得ることができなかった。これらの試行および文献調査の結果等を踏まえ、金属元素を標識するプロトコルであれば検出しやすいと考えらえたため、今後は金属元素による微生物細胞の特異的標識手法の開発を行う。また、2021年度に引き続き、特異的な標識手法の開発に対するコントロールとして、heminおよびTSA反応を用いた全菌染色手法を開発している。本手法の適用範囲を拡大し、土壌サンプル中に棲息する微生物を検出した。加えて、2021年度に実施した高分解能X線CTにより金標識微生物サンプルを撮影した結果について、画像処理および立体構築を行なった。

The first point of the research implementation plan for 2022 is to investigate the microbial community in 2021. The use of microorganisms in wastewater treatment and the investigation of wastewater treatment sludge The research progress for 2021 is planned and the research implementation plan for 2022 is to improve the labeling method of element and odor element. The basic conditions for the use of TSA in the staining of elements such as 16S rRNA, DNA and enzyme reactions were discussed. This method is used to identify microorganisms, such as SEM-EDX, SEM-WDX and elemental analysis. The development of specific labeling methods for odor elements is related to the study of the use of HCR in the preparation of DNA and nucleic acid. The optical microscope is used to prepare the observation results, determine the time of the reaction, and confirm the results. This method is used to identify microorganisms, such as SEM-EDX, SEM-WDX and elemental analysis. The results of this trial and literature survey, etc., have been reviewed and the identification of metal elements has been developed. In 2021, the development of specific identification methods was carried out in the whole bacterial staining method using hemin and TSA. The method is applicable to microorganisms inhabiting in large and medium areas. In addition, in 2021, the implementation of high-resolution X-ray CT, gold identification, microbial analysis, image processing and three-dimensional construction will be carried out.

项目成果

Development of a BrISH for environmental microorganisms

环境微生物 BrISH 的开发

• 发表时间: 2021
• 作者: Kampachiro Urasaki;Yu-You Li;Kengo Kubota
• 通讯作者: Kengo Kubota

A novel non-specific staining method for the detection of environmental microorganisms

一种检测环境微生物的新型非特异性染色方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Kampachiro Urasaki;Yu-You Li;Kengo Kubota
• 通讯作者: Kengo Kubota

Long term operation performance and membrane fouling mechanisms of anaerobic membrane bioreactor treating waste activated sludge at high solid concentration and high flux

高固浓度、高通量厌氧膜生物反应器处理废活性污泥的长期运行性能及膜污染机理

• DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.157435
• 发表时间: 2022
• 期刊: Science of The Total Environment
• 影响因子: 9.8
• 作者: Guo Guangze;Li Yemei;Zhou Shitong;Chen Yujie;Urasaki Kampachiro;Qin Yu;Kubota Kengo;Li Yu-You
• 通讯作者: Li Yu-You

Hemin を用いた微生物の新規全菌染色手法の開発

使用氯化血红素开发一种新的微生物全细菌染色方法

• 发表时间: 2021
• 作者: 浦崎幹八郎;李玉友;久保田健吾
• 通讯作者: 久保田健吾