水中溶存有機物の組成解析のためのバイオレスポンスプレートの開発

开发用于水中溶解有机物成分分析的生物响应板

• 批准号: 15651027
• 负责人: 古米 弘明
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15651027/
• 关键词: 溶存有機物; 微生物群集; バイオレスポンスプレート; 印旛沼; 水道水源; 呼吸活性; BIOLOG; 機能遺伝子; 分子生物学的手法; 腐植物質

前年度の研究において,千葉県印旛沼流域から回収した起源の異なる有機物を湖沼水に添加した系から細菌を単離した。今年度は,これらの単離株を用いたバイオレスポンスプレートの試作を行い,溶存有機物解析への適用可能性を評価した。バイオレスポンスプレートは,酸化還元指示薬を予め添加したマルチプレートの各ウェルに,基質利用特性の異なる単離株を植種して作成した。各ウェルにろ過滅菌した試料を添加し,単離株が試料中の溶存有機物を利用して呼吸すると,酸化還元指示薬が赤く発色することから,その発色パターンに着目して,溶存有機物の特性を生物学的視点から評価することを試みた。まず,段階希釈したR2A培地を用い,バイオレスポンスプレートの感度を評価したところ,有機物濃度5mgC/lであっても良好な発色が得られた。しかし,RO膜濃縮した流入河川水試料(ウェル内濃度10mgC/l)では,(1)試料の添加によってウェル内に白色沈殿が生成し,低吸光度領域での測定が不安定になる,(2)対照系と試料添加系との差異が不明瞭,などの問題が生じた。白色沈殿は,濃縮試料中の硬度成分が,酸化還元試薬と反応して生成することが判明したため,陽イオン交換樹脂による脱塩で解決した。環境試料中の溶存有機物に対する単離株の呼吸活性を高めるために,細胞内貯蔵物質・細胞外ポリマーを消費させるスタベーションを事前に試みた。この結果,β-Proteobacteriaに属する一部の株では,環境試料に対する応答を検出できたが,全体的には呼吸活性は依然として弱く,流入河川水を添加した系列から単離した株であっても呼吸活性を示さない等の問題点が残った。今後の研究開発の方向性としては,単離株の代謝特性に基づいたバイオレスポンスプレートの改良と平行して,有機物利用に関わる機能遺伝子等に着目した遺伝子ベースのバイオレスポンスプレートの作成などが考えられる。

在上一年的研究中，将细菌从一个从湖水中添加到湖水中的有机物质的系统中分离出来，从Inbanuma盆地中恢复过来。今年，我们使用这些分离株进行了生物响应板的试验生产，并评估了它们用于分析溶解有机物的适用性。通过在带有预添加的氧化还原指示器的每个孔中种植具有不同底物利用特征的分离株来制备生物响应板。将过滤的灭菌样品添加到每个孔中，当使用分离株呼吸来利用样品中溶解的有机物时，氧化还原指标会发出红色，因此我们专注于颜色开发模式并试图从生物学角度评估溶解有机物的性质。首先，使用串行稀释的R2A培养基评估生物响应板的灵敏度，即使在5 mgc/l的有机浓度下，也获得了良好的颜色发育。但是，在集中在RO膜上的流入河水样品中（浓度为10 mg c/L），例如（1）添加样品在井中产生白色沉淀物，从而使测量值在低吸光度区域中不稳定，并且（2）控制系统和样品加法系统之间的差异和样品加法系统之间的差异。通过与阳离子交换树脂的脱盐来解析白色沉淀物，因为发现浓缩样品中的硬度成分是通过与氧化降压试剂反应而产生的。为了增强环境样品中溶解有机物的分离株的呼吸活性，我们试图消耗细胞内储存材料和细胞外聚合物。结果，一些属于β-蛋白酶细菌的菌株可以检测到对环境样本的反应，但是总体呼吸活动仍然很弱，并且仍然存在问题，例如，即使在与进水河水添加的系列中分离出来的菌株中，也没有显示出呼吸活性。未来的研究和开发方向包括基于基因的生物响应板的创建，重点是与有机材料利用相关的功能基因，同时与基于分离株的代谢特性改善生物增强板。

项目成果

塩素・臭素付加特性に着目した印旛沼における溶存有機物の評価

评估 Inbanuma 中溶解的有机物，重点关注氯和溴的添加特性

• 发表时间: 2005
• 期刊: 第56回全国水道研究発表会講演集 (発表予定)
• 作者: Volker.M.Arlt;Masanobu Kawanishi;Y.Sugiyama et al.;春日郁朗
• 通讯作者: 春日郁朗

Characterization of 16S rDNA and catechol dioxygenase genes of bacterial community as a fingerprint of dissolved organic matter in a drinking water source

细菌群落 16S rDNA 和儿茶酚双加氧酶基因的表征作为饮用水源中溶解有机物的指纹

• 发表时间: 2004
• 期刊: the Proceedings of 4th IWA World Water Congress (CD-ROM)
• 作者: Volker.M.Arlt;Masanobu Kawanishi;Y.Sugiyama et al.;春日郁朗;Ikuro Kasuga
• 通讯作者: Ikuro Kasuga

春日郁朗: "印旛沼における溶存有機物評価のための細菌の単離とその基質利用特性"第38回日本水環境学会年会講演集. (発表予定). (2004)

Ikuro Kasuga：“Inbanuma 中溶解有机物的细菌分离及其底物利用特性”第 38 届日本水环境学会年会论文集（预定报告）（2004 年）。

古米弘明: "ダム湖水中の腐植物質とその工学的課題"第6回日本水環境学会シンポジウム講演集. 265-266 (2003)

Hiroaki Furumai：“坝湖水中的腐殖质及其工程问题”第六届日本水环境学会研讨会论文集 265-266（2003）。

春日郁朗: "起源の異なる印旛沼溶存有機物に対する微生物群の利用特性"第40回環境工学研究フォーラム講演集. 132-134 (2003)

春日郁郎：“不同来源的稻沼溶解有机物的微生物群落利用特征”第40届环境工程研究论坛论文集132-134（2003）。