高放射線環境に生息する微生物群集構造解析および優占種の性状解析

高辐射环境下微生物群落结构及优势种特征分析

• 批准号: 22KJ2728
• 负责人: 藁科 友朗
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2728/
• 关键词: 福島第一原子力発電所; 微生物群集構造解析; メタ16S解析; 汚染水; Limobacter; メタゲノム; 電離放射線

2011年に原子力事故が発生した福島第一原子力発電所の原子炉内の調査では，金属表面に錆やバイオフィルム様の物体の存在が確認されたが，これまで微生物を対象とした解析は行われていない．微生物には，金属表面上にバイオフィルムを形成して金属を腐食させる種類が報告されており，建屋内部の微生物の繁殖状況を把握することは，微生物腐食を抑制する手法の提供に役立つ．本研究では，2号機原子炉建屋内のトーラス室汚染水を用いて16S rRNA配列に基づく微生物群集構造解析を行なった．トーラス室汚染水（1.3×10^6 Bq/mL）は，東京電力により①上層・中層域からと，②鉄錆を多く含む最下層部からの２回に分けて採取された．微生物群集構造の結果，汚染水の微生物群集は9割以上がProteobacteriaであり，付近の水系サンプルと比べて多様性指数が低いことが明らかとなった．また，上層から中層域，最下層部を構成している微生物の多くは共通しており，上層から中層域はチオ硫酸塩酸化細菌であるLimnobacterを，最下層部では熱水噴出孔から単離されたBrevirhabdusを中心とする細菌群集の存在を見出した．さらに，微生物群集から生息環境を推定する環境トピック解析を実施したところ，最下層部では海洋環境トピックが約70 %を占める一方で，上層から中層域サンプルでは50 %の割合で排水やバイオフィルム関連トピックが占めた．これらの結果から，2号機原子炉建屋内のトーラス室では，最深部に海水が滞留し，上部には冷却水や地下水などの淡水が流入しバイオフィルムが形成されている可能性が示唆された．共同研究者らと汚染水由来の微生物の単離を試みており，今後ゲノム解析や性状解析を行なう予定である．

对2011年发生核事故的福岛第一核电站反应堆内部进行的调查证实，金属表面存在铁锈和生物膜状物质，但迄今为止尚未进行针对微生物的分析。尚未完成。据报道，某些类型的微生物通过在金属表面形成生物膜来腐蚀金属，了解建筑物内微生物的生长状态有助于提供抑制微生物腐蚀的方法。在这项研究中，我们使用来自 2 号反应堆大楼环室的污染水，基于 16S rRNA 序列分析了微生物群落结构。东京电力公司分两部分收集环室污染水（1.3×10^6 Bq/mL）：（1）来自上层和中层，（2）来自最下层，其中含有大量铁锈。微生物群落结构结果显示，污染水中90%以上的微生物群落为变形菌门，多样性指数低于附近水样。此外，构成上层到中层和底层的许多微生物是常见的，我们发现了从上层到中层分离出的硫代硫酸盐氧化细菌Limnobacter，以及从底层分离出的热液喷口。以短杆菌属为中心的细菌群落的存在。此外，当我们进行环境主题分析以估计微生物群落的栖息地时，我们发现海洋环境主题约占最底层样本的70％，而废水和生物膜相关主题占50％。上层到中层的样本占主导地位。这些结果表明，在2号机组反应堆厂房的环室中，海水积聚在最深处，冷却水和地下水等淡水流入上部，形成生物膜．我们正在与我们的合作者一起尝试分离来自受污染水的微生物，并计划在未来进行基因组和表征分析。

项目成果

福島第一原子力発電所トーラス室汚染水に由来する微生物群集構造解析

福岛第一核电站环室污染水微生物群落结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 藁科 友朗;佐藤 朝子;比内 浩;Nurislam Shaykhutdinov;Elena Shagimardanova;森 宙史;齋藤 元文;眞田 幸尚;佐々木 祥人;島田 梢;土津田 雄馬;北垣 徹;丸山 茂徳;Oleg Gusev;鳴海 一成;森田 鉄兵;黒川 顕;戎崎 俊一;西村 昭彦;駒 義和;金井 昭夫
• 通讯作者: 金井 昭夫