電気培養法を用いた鉄酸化細菌生態系の効率的利用法の探求

电培养法高效利用铁氧化细菌生态系统的探索

基本信息

批准号：
13750857
负责人：
須藤孝一
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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

项目摘要

本研究では、旧松尾鉱山廃水処理場酸化槽内の処理水中から採取した試料を、第二鉄イオンを基質として集積培養を行った集積培養菌を使用した。本集積培養菌からは鉄酸化細菌Acdithiobacillus fer rooxidans T-23株および数種の菌類が単離されている。さらに、本研究において、新たに従属栄養細菌16株が単離された。この従属栄養細菌のうち、最も高い増殖速度を示した単離株について詳細な検討を行った。その結果、この従属栄養細菌は、グルコースを基質として利用し、有機酸を生成する代謝機能を有していることが分かった。また、増殖至適pHを8に持ち、pH4以下においては、その増殖が強く抑制されることが認められた。さらに、有機物の少ない環境、すなわち貧栄養状態においても十分な増殖速度を持つことがわかった。このことから、今回、単離された従属栄養細菌は、鉄酸化細菌の生育環境においては、pHにより阻害されるものの充分生育可能であることが推定された。本集積培養菌を用いて電気培養を行ったところ、鉄酸化細菌の高密度培養に成功した。通常では1×10^8cells/ml程度の最大増殖量であるのに対し、電気培養法を用いた場合、その100倍程の菌体量を得ることが可能であった。この際に、菌類や従属栄養細菌の増殖も認められた。この従属栄養細菌について、比増殖速度および飽和定数を確定し、Monod式に適用することができ、従属栄養細菌の速度式を確定することができた。鉄酸化細菌についてはすでに速度式を有しており、混合培養系における生態系モデルの基礎式を確立することができた。

在本研究中，我们使用了富集培养细菌，该细菌是通过以三价铁离子为底物对从前松尾矿山废水处理厂的氧化池中收集的处理水中收集的样品进行培养而获得的。从该富集培养物中分离出铁氧化细菌氧化亚铁硫杆菌菌株 T-23 和几种类型的真菌。此外，本研究还分离出 16 个新的异养细菌菌株。在这些异养细菌中，对表现出最高生长率的分离菌株进行了详细研究。结果发现，这种异养细菌具有以葡萄糖为底物并产生有机酸的代谢功能。还发现最适生长pH为8，并且在pH 4或更低时其生长受到强烈抑制。此外，发现即使在有机物含量低的环境下，即贫营养条件下，其也具有足够的生长速度。由此推测，本次分离的异养细菌虽然受到pH的抑制，但能够在铁氧化细菌的生长环境中充分生长。当使用这种富集培养物进行电培养时，我们成功地培养了高密度的铁氧化细菌。通常情况下，最大生长速率约为 1 x 10^8 个细胞/ml，但当使用电培养时，可以获得约 100 倍的量。此时，还观察到真菌和异养细菌的生长。对于这种异养细菌，确定了比生长速率和饱和常数并将其应用于莫诺方程，并确定了异养细菌的速率方程。我们已经有了铁氧化细菌的速率方程，并且能够建立混合培养系统中生态系统模型的基本方程。