pmo/amo遺伝子を有する微生物群の進化系統・多様性解析と生態解明

具有pmo/amo基因的微生物的进化谱系/多样性分析和生态学

基本信息

批准号：
21H02548
负责人：
松浦哲久
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

pmo/amo遺伝子（メタン/アンモニア酸化酵素遺伝子）を保有する微生物群は、多くの未知・未培養細菌が存在している。メタン酸化酵素（pmo）遺伝子を保有する微生物はメタンを二酸化炭素に分解させる能力があり、アンモニア酸化酵素（amo）遺伝子を保有する微生物は、アンモニアを亜硝酸に分解させる能力がある。さらに遺伝子配列解析の進歩に伴い、pmo遺伝子とamo遺伝子の遺伝子配列が類似していることがわかってきており、近年メタン酸化酵素遺伝子とアンモニア酸化酵素遺伝子の中間に属する微生物が存在するとの報告もある。本研究では、微生物検出技術と培養技術を駆使して、このpmo/amo遺伝子を保有する未培養細菌の系統および生態を明らかにすることを目的とした。今年度は、昨年度に解析したサンプルを用いてアンモニア酸化を行う微生物培養を実施した。実験室でバイオリアクターを構築し、連続的微生物培養を行った。まず、初期の微生物濃度を低くしてメンブレンを用いた方法で微生物の集積培養実験を行ったところ、アンモニア酸化が2割程度しか進行しなかった。バイオリアクターから微生物サンプルを採取し、16S rRNA遺伝子に基づく系統解析を実施したところ、目的のアンモニア酸化を行う微生物の割合は初期の種汚泥より減少してしまい、雑多な微生物が著しく増加してしまった。そこで、スポンジ単体を用いた方法に切り替えて実施した所、アンモニア酸化はほぼ10割を達成した。16S rRNA遺伝子に基づく系統解析を実施したところ、目的のアンモニア酸化を行う微生物を培養することができた。

拥有pmo/amo基因（甲烷/氨氧化酶基因）的微生物群包括许多未知和未培养的细菌。携带甲烷氧化酶（pmo）基因的微生物具有将甲烷分解为二氧化碳的能力，携带氨氧化酶（amo）基因的微生物具有将氨分解为亚硝酸盐的能力。此外，随着基因序列分析的进步，已经清楚pmo和amo基因的基因序列相似，近年来，据报道存在介于甲烷氧化酶和氨氧化酶基因之间的微生物。是。在本研究中，我们旨在充分利用微生物检测和培养技术来阐明携带该pmo/amo基因的未培养细菌的谱系和生态。今年，利用去年分析的样品进行了氨氧化微生物培养。在实验室搭建生物反应器，进行微生物连续培养。首先，当使用初始微生物浓度较低的膜法进行微生物富集实验时，氨氧化仅进行约20%。当我们从生物反应器中收集微生物样本并基于16S rRNA基因进行系统发育分析时，我们发现与初始种子污泥相比，进行所需氨氧化的微生物比例减少，而杂微生物数量显着增加。。因此，我们改用仅使用海绵的方法，实现了几乎 100% 的氨氧化。基于16S rRNA基因进行系统发育分析后，我们能够培养出能够氧化氨的微生物。