Regulation of biofilm formation in nitrifying and denitrifying bacteria and its application

硝化反硝化细菌生物膜形成的调控及其应用

基本信息

批准号：
20K12229
负责人：
西村聡子
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Aichi Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

廃水中の窒素化合物処理のため、微生物を用いた生物学的硝化・脱窒法が広く利用されている。このうち硝化・脱窒の過程においてそれぞれ重要な役割を果たしているアンモニア酸化細菌Nitrosomonas europaeaおよび脱窒菌Paracoccus denitrificansは、廃水処理プラント内でバイオフィルムを形成していると考えられる。本研究では、このバイオフィルム形成制御機構を明らかにすることで、生物的硝化・脱窒過程の高効率化をめざす。特にN. europaeaは極めて生育速度が遅く、種々の環境要因によって増殖効率が大きく影響を受けることから、生物学的窒素処理の課題となっている。今年度は主にアンモニア酸化細菌に焦点をあてた検討を行った。1）c-di-GMP代謝関連遺伝子の解析：多くの細菌で環状ジグアニル酸（c-di-GMP）がバイオフィルム制御に関与することが知られていることから、N. europaeaのc-di-GMP代謝関連遺伝子のクローニングを行っている。クローニングが完了したc-di-GMP合成・分解遺伝子についてタンパク質発現を確認し、また酵素活性を確認した。さらにin vivoでの活性確認のため、swarming活性測定用の菌株へのクローニングを進めた。また、c-di-GMP合成・分解酵素は種々のセンサードメインをあわせもつものが見られることから、培養条件による遺伝子発現の変化について検討を行った。2）N. europaeaへの遺伝子導入に向けた検討：昨年度に引き続き、アンモニア酸化細菌への遺伝子導入のため、固体培地でのコロニー形成条件を検討し、安定してコロニーを単離することが可能となった。3）細菌内c-di-GMPの定量:昨年度に引き続き、細菌内c-di-GMPの定量法の検討を進め、大腸菌と比較し高レベルのc-di-GMPが存在することを明らかにした。

利用微生物的生物硝化和反硝化方法被广泛用于处理废水中的氮化合物。其中，氨氧化细菌欧洲亚硝化细菌和反硝化细菌副球菌反硝化细菌在硝化和反硝化过程中都发挥着重要作用，被认为在废水处理厂内形成生物膜。在这项研究中，我们的目标是通过阐明控制生物膜形成的机制来提高生物硝化和反硝化过程的效率。尤其是欧洲猪笼草生长速度极慢，其生长效率受各种环境因素影响较大，对生物氮处理提出了挑战。今年，我们主要关注氨氧化细菌。 1) 与c-di-GMP代谢相关的基因分析：由于已知环状二鸟苷酸（c-di-GMP）参与许多细菌的生物膜控制，因此欧洲猪笼草中的c-di-GMP -我们正在克隆与 GMP 代谢相关的基因。确认了已克隆的c-di-GMP合成/降解基因的蛋白质表达和酶活性。此外，为了确认体内活性，我们继续克隆到用于测量集群活性的菌株中。此外，由于一些c-di-GMP合成/降解酶具有多种传感器结构域，因此我们研究了基因表达随培养条件的变化。 2）对欧洲猪笼草基因导入的考虑：从去年开始，我们研究了将基因导入氨氧化细菌的固体培养基上的菌落形成条件，使得稳定地分离菌落成为可能。 3）细菌内c-di-GMP的定量：继去年之后，我们继续研究细菌内c-di-GMP的定量方法，发现c-di-GMP的水平高于大肠杆菌。做过。