廃棄物埋立地土壌の微生物生態構造解析に基づく温暖化ガス放出の土木工学的抑制対策

基于废弃填埋场土壤微生物生态结构分析抑制温室气体排放的土木工程措施

基本信息

批准号：
18656151
负责人：
原田秀樹
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

埋立地から放出されるメタンについて、その生成経路および酸化経路については十分な知見は得られていない。そこでこのメタンエミッションに関与している微生物群集の把握を最終的な目的として研究を行った。微生物生態を把握するためには、どのような種がどれだけ居るか、またどのような生息分布になっているかを知る必要がある。これらを把握するのに、微生物をシングルセルレベルで検出可能なfluorescence in situ hybridization(FISH)法は有用なツールである。FISH法は通常rRNAを標的として行われるが、埋立地などに生息する微生物は検出に十分なrRNAを有していないことが多い。また、これまでFISH法の多くはrRNAを標的としてもっぱら行われてきたが、昨今の分子生物学的手法を用いた解析から、rRNA遺伝子配列に基づいた分子系統解析によるグルーピングだけでは、微生物の機能を十分に反映しないことが分かってきた。そこで本研究では、微生物を分子系統(rRNA)および機能(mRNA、遺伝子)に基づいて検出するための高感度FISH法の開発を行った。FISH法の高感度化には2つのアプローチを採用した。1つはシグナル増幅技術、もう1つはプローブの交雑効率改善技術である。シグナル増幅技術にはtyramide signal amplification(TSA)法に着目し、TSA-FISH法をより高感度にしたtwo-pass TSA-FISH法を開発し、メタン生成古細菌のmcr mRNAおよび遺伝子の検出に成功した。交雑効率改善技術にはlocked nucleic acid(LNA)に着目し、プローブにLNAを数カ所導入することで交雑効率が著しく改善することを証明した。これらの研究結果は、今後埋立地に生息する微生物群集を解析していく上で重要な知見となるだけでなく、海洋や土壌に生息する微生物群集生態解析にも適用することができ、微生物生態解析の基盤となる技術となる。更にはメタン生成に関与する新たな古細菌の分離培養にも成功したことで、埋立地の微生物生態を理解するための重要な知見が得られた。

没有足够的了解从垃圾填埋场释放的甲烷以及路线和氧化路线。因此，我们研究了对这种甲烷发射所涉及的微生物的理解。为了掌握微生物生态学，有必要知道哪种物种是什么样的，以及哪种生命分布。为了掌握这些，可以在单个细胞水平上检测微生物的原位原位杂交（FISH）方法是有用的工具。鱼方法通常是针对rRNA的，但是生活在垃圾填埋场中的微生物通常没有足够的rRNA检测。到目前为止，许多鱼类方法已仅使用RRNA进行，但是从最近使用分子生物学方法的分析中，基于RRNA遗传序列的分子系统的分组是微生物的功能。没有充分反射。因此，在这项研究中，我们开发了一种基于分子系统（RRNA）和功能（mRNA，Gene）的微生物检测微生物的高敏化方法。针对鱼方法的最高灵敏度采用了两种方法。一种是信号放大技术，另一种是探针的跨效率改进技术。 TSA-FISH方法着重于信号扩增技术的泰米酰胺信号扩增（TSA）方法，开发了一种两次通用的TSA-FISH方法，使TSA-FISH更加敏感，并成功地检测了甲烷生成的MCR mRNA和基因。探测中的几个LNA引入了跨效率改进技术的锁定核酸（LNA），事实证明，跨效率显着提高。这些研究结果不仅将是分析将来将在垃圾填埋场中的微生物的重要知识，而且还可以应用于生活在海洋和土壤中的微生物群体生态分析，并且是微生物生态学。是分析的基础。此外，涉及甲烷的新细菌的分离培养的成功已经获得了重要的知识，以了解垃圾填埋场的微生物生态学。