16SrRNA蛍光遺伝子プローグと微小電極を用いた生物膜の構造と機能の解析

使用 16SrRNA 荧光基因序言和微电极分析生物膜结构和功能

• 批准号: 09750627
• 负责人: 岡部 聡
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750627/
• 关键词: 都市下水生物膜; FISH; 蛍光DNAプローブ; 微小電極; 共焦点レーザー顕微鏡; 生物膜; 都市下水生物膜; FISH; 蛍光DNAプローブ; 微小電極; 共焦点レーザー顕微鏡; 生物膜

本研究の目的は、安定した生物学的窒素除去を行うために、(1)混合系生物膜内in situでの硝化細菌の空間的分布及びその動態を微生物種レベルで明らかにすること、(2)硝化細菌分布と硝化活性との関係を明らかにすることである。更にこれら生物膜内のマイクロスケールの情報と生物膜全体の処理能力(メソスケール)との関係を明らかにすることである。本研究の結果は以下のようである。(1) アンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌に特異的な16S rRNA標的蛍光DNAプローブを用いたFluorescent in situ hybridization(FISH)法により、都市下水生物膜内における両硝化細菌の時間的・空間的分布の解析を行った。その結果、アンモニア酸化細菌は主に直径5-10μmの球状の密な集塊(クラスター)を形成して、生物膜中層及び底層部に多く存在することが明らかとなった。また亜硝酸酸化細菌に関しては、Nitrobacter属ではなくNitrospira属が優占種であり、これらの細菌はアンモニア酸化細菌クラスターの周辺に、比較的小さな集塊を形成して存在していた。このことは、アンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌の間で、効率の良いNO_2^-の授受が行われていることを示唆するものである。(2) 生物膜内in situにおける硝化活性を測定するために、先端径が5-10μmのDO,NH_4^+,NO_3^-,NO_2^-及びpH測定用の微小電極を開発した。これら微小電極を用いて生物膜内のアンモニア及び亜硝酸酸化活性分布を測定することが可能となった。生物膜内の硝化細菌分布と硝化活性分布を対応させることにより、生物学的硝化反応のより詳細なメカニズムが明らかとなった。

这项研究的目的是（1）阐明在微生物物种水平上混合生物膜内硝化细菌的空间分布和动力学，（2）阐明硝化细菌的分布与硝化活性之间的关系，以实现稳定的生物硝化硝化剂。此外，我们将阐明这些生物膜内的微观信息与整个生物膜的加工能力（Messoccale）之间的关系。这项研究的结果如下：（1）アンモニア酸化细菌と亜硝酸酸化细菌に特异的な16SrRNA标的蛍光DNAプローブを用いた荧光原位杂交（FISH）法により、都市下水生物膜内における両硝化细菌の时间的・空间的分布の解析を行った。その结果、アンモニア酸化细菌は主に直径5-10μmの球状の密な集块（クラスター）nitrobacter nitrobacter nitrospira nitrospira属ではなく这表明有效的no_2^ - 正在交换氨基氧化细菌和nitritia nitritia nitritia nitritia nitritia nitritia nitritia nitritia nitritia nitritia- （2）为了测量生物膜内的硝化活性，开发了尖端直径为5-10μm的微电极，用于测量DO，NH_4^+，no_3^ - ，no_2^ - 和pH。这些微电极可用于测量生物膜内氨和亚硝酸盐氧化活性的分布。通过将生物膜中硝化细菌的分布与硝化活性的分布相匹配，已经阐明了生物硝化反应的更详细的机制。