Development of new water quality sensing technology for realization of sustainable small-scale water supply systems

开发新的水质传感技术以实现可持续的小型供水系统

基本信息

批准号：
21H04568
负责人：
佐藤久
金额：
$ 25.46万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04568/
关键词：
センサ DNAアプタマー小規模水道

项目摘要

廃水処理の安定化や維持管理には処理の好不調に関与する微生物群のモニタリング技術が必要である。しかし、培養法やqPCR法といった今日の測定法では、測定時間やコストの問題から日常的に微生物群の評価をすることは極めて難しい。今年度はポリエチレンテレフタレート（PET）原料製造廃水を処理する上昇流嫌気性スラッジブランケット（UASB）反応器保持汚泥に存在するメタン生成アーキアMethanothrix属とそれに寄生するCandidatus Yanofskybacteriaを対象として本手法の適用可能性を評価した。Methanothrix属はメタン発酵反応器において最終中間産物の酢酸をメタンへ変換するアーキアであり、この寄生関係は廃水処理の成否に関わる可能性がある。そのため、我々は金ナノ粒子プローブ法を用いてCa. YanofskybacteriaとMethanothrixの定量可能性を評価した。定量の結果，純菌のDNA抽出物と汚泥サンプルでは10の5乗 copies/μLから高濃度側にかけて濃度依存性がみられたのに対し、longとshortのPCR産物では10の9乗 copies/μLから高濃度側にかけて濃度依存性がみられた。このとこから、金ナノ粒子プローブの凝集には長鎖ゲノムの高次構造やサンプル中の夾雑物が影響していることが考えられた。BSAの添加前と比較すると添加後では検出下限が2桁ほど下がった。このことから、BSA溶液を添加し金ナノ粒子プローブの凝集状態を制御することで高感度化できることが示唆された。さらに、カーブフィッティングを用いて得られた吸光スペクトルを分解することで、分析の高感度化を目指した。係数hとqPCRで測定したDNA濃度の相関を解析した。10の7乗 copies/μL以下の領域において係数hとDNA濃度の間に正の相関が見られた。

稳定和维持废水处理需要对参与繁荣和治疗差的微生物群体进行监测技术。但是，通过当今的测量方法，例如培养和QPCR，由于测量时间和成本问题，每天都很难每天评估微生物组。今年，我们评估了这种方法对甲烷基甲基甲烷属的适用性，存在于上流的污泥毛毯（UASB）反应器中，持有污泥和寄生虫的念珠菌yanofskybacteria，可处理用于生产多乙二醇tereyleeneylyeneyylyeneyyleneyyleneyylyeneyylene tereyleneyphathalate（Pet）原料的废水。甲烷属属是一种弓形，将最终的中间乙酸转化为甲烷发酵反应器中的甲烷，这种寄生关系可能会影响废水处理的成功或失败。因此，我们评估了Ca的定量潜力。使用金纳米颗粒探针方法的Yanofskybacteria和甲那刺。定量表明，在DNA提取物中的第10个功率拷贝/μL之间观察到浓度依赖性，而在高浓度侧中，来自第10个功率拷贝/μL的纯细菌中的污泥样品观察到了浓度依赖性，而长和短的PCR产物中的第10个功率拷贝/μL之间观察到浓度依赖性。这表明样品中长链基因组和杂质的高阶结构对金纳米粒子探针的聚集有影响。与添加BSA之前相比，添加后的检测极限下降了两个数量级。这表明可以通过添加BSA溶液来控制金纳米颗粒探针的聚集状态来实现高灵敏度。此外，通过使用曲线拟合获得的吸光度谱分解，我们旨在在分析中实现高灵敏度。分析了系数H和通过qPCR测量的DNA浓度之间的相关性。在第七拷贝/μl的第七功率下方的区域中，系数H和DNA浓度之间存在正相关。