MAR-FISH法を用いた生物膜内での硫酸塩還元細菌の特異的検出と機能解析

MAR-FISH法对生物膜内硫酸盐还原菌的特异性检测及功能分析

• 批准号: 01J10802
• 负责人: 伊藤 司
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J10802/
• 关键词: MAR-FISH; 硫酸塩還元細菌; 生物膜

本研究は、マイクロオートラジオグラフィー(MAR)と蛍光in situハイブリダイゼーション法(FISH)を組み合わせたMAR-FISH法により、生物膜内における硫黄関連細菌の特異的検出・同定および基質資化特性の評価を微生物細胞レベルで同時に行い、下水処理生物膜内における硫酸塩還元細菌および硫黄酸化細菌の役割および重要性を明らかにすることを目的とした。14年度は、13年度に確立したMAR-FISHの実験系および実験条件を実際の下水生物膜に適用し、さらに硫酸塩還元細菌の菌体密度の深さ方向分布を生物膜成長過程において追跡した。その結果、有機物、特にプロピオン酸の分解において硫酸塩還元細菌の中でもDesulfobulbusが重要であることが示された。生物膜の成長過程において硫酸塩還元細菌をFISH法と微小電極により追跡した結果、硫酸塩還元細菌およびその優占種であるDesulfobulbusは菌体密度と活性を増加させながら、膜深部から表層へ徐々に移動し、最終的には表面から僅か約300μmの領域で高い菌体密度と活性を示した。このように硫酸塩還元細菌が生物膜表層に存在することは、13年度の研究で明らかにした酸素存在下においてもプロピオン酸を利用したDesulfobulbusの多様な代謝能によって裏付けられるものであった。また液本体中では硫化水素が検出されなかったことから、相当量の酸素が生成された硫化水素の酸化によって消費されていると考えられた。生物膜内における硫酸塩還元細菌の有機物酸化への寄与は計算によりおよそ20-30%に及ぶことが推定され、下水生物膜内の有機物除去における硫酸塩還元細菌をはじめとする嫌気性細菌の重要性を示すものであった。

这项研究旨在通过使用MAR-FISH方法结合微生物摄影（MAR）和荧光原位杂交（FISH）来阐明硫酸盐和硫酸化的替代硫酸盐的作用和重要性。 2014年，2013年建立的MAR-FISH的实验系统和条件应用于实际的污水生物膜，并在生物膜生长过程中跟踪了硫酸盐还原细菌的细菌密度的深度分布。结果，已经表明，在有机物的分解中，尤其是丙酸的分解中，去硫酸盐还原细菌很重要。在生物膜生长过程中，使用鱼类方法和微电极跟踪硫酸盐还原细菌，其主要物种Desulfobulbus逐渐从膜的深层迁移到表面层，从而增加了细胞密度和活性，并最终显示出高约300μm的高细胞密度和活性。生物膜表面上存在硫酸盐还原细菌的存在得到了脱硫螺旋细胞的多种代谢潜力的支持，即使在2013年的一项研究中也揭示了使用丙酸的丙酸，即使在氧气中存在。硫化物。通过计算，估计硫酸盐还原细菌对生物膜内有机氧化的贡献约为20-30％，表明在污水生物生物膜内的有机物中去除有机物中的厌氧菌细菌的重要性，包括降低硫酸盐的细菌。