同位体ラベル化法によるメタン生成菌と競合する微生物の環境応答評価

同位素标记法评价产甲烷菌和竞争微生物的环境响应

基本信息

批准号：
18860019
负责人：
伊藤司
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では嫌気性消化汚泥内の酢酸分解反応と水素、二酸化炭素資化反応に関与する細菌について同位体ラベル化法であるRNA-SIP法とMAR-FISH法,さらに安定同位体炭素で標識された酢酸を用いた反応生成物(CH4,CO2)のGC-MS測定により,酢酸が古細菌と細菌のどちらにどの程度利用されたのか,酢酸濃度がその分解に関与する微生物の群集構造や活性にどのように影響するかについて評価した。酢酸濃度0.5mMでは酢酸を利用したMethanosaetaはSynergistes group4の約2倍存在したのに対し,2.5mM以上では酢酸を利用したSynergistes group4はMethanosaetaを上回る結果となった。これより,特に酢酸濃度2.5mM以上ではSynergistes group4はMethanosaetaと基質を競合することによりメタン生成効率に影響を与える可能性が示唆された。別の実験系でプロピオン酸を基質とした場合においても,基質濃度により活性を示した微生物の構成種が変化する結果が得られている。これらの現象は各微生物の基質親和性が異なることから生じたと考えられ,基質濃度は微生物の群集構造および活性に影響を与えると推察された。CH_4とCO_2の同位体比の測定から共生酢酸分解メタン生成反応が全メタン生成に占める割合を調査したところ,酢酸濃度が高濃度側では共生によるメタン生成の割合が増加する傾向が認められ,上記のMAR-FISHの結果を支持した。反応槽内の酢酸、プロピオン酸濃度は0〜20mMの範囲で変動していたため,このことが嫌気性消化汚泥内に基質親和性の異なる酢酸、プロピオン酸分解微生物を共存させることに繋がったと思われた。基質分解に基質親和性の異なる複数種の微生物が関与することは,基質濃度の変化への対応を容易にし,処理の安定性に繋がる可能性があると推察された。

在这项研究中，我们评估了考古或细菌使用乙酸的程度，以及乙酸浓度如何影响乙酸分解反应，氢和二氧化碳利用反应，厌氧污泥中的乙酸分解反应，氢和二氧化碳利用反应的社区结构和活性。（CH4，CO2）使用标记为稳定同位素碳的乙酸，以及乙酸浓度如何影响与其分解相关的微生物的社区结构和活性。在0.5 mm的浓度下，使用乙酸的甲烷酸酯大约是Synergistes Group4的两倍，而在2.5 mm或更高的浓度下，使用乙酸的Synergistes Group4比甲烷酸甲烷酸更大。这表明Synergistes Group4可能会通过竞争甲烷酸的底物，尤其是在2.5 mm以上的乙酸浓度时会影响甲烷效应。在另一个实验系统中，即使将丙酸用作底物，活性微生物的组成物种也根据底物浓度改变了。这些现象被认为是由每种微生物的不同底物亲和力引起的，据估计，底物浓度会影响微生物的社区结构和活性。当通过测量CH_4和CO_2的同位素比的测量结果研究了共生乙酸分解与总甲烷产生的比率时，在高浓度侧观察到总甲烷中共生甲烷的比例，并支持上述MAR-FIRS的结果。由于反应血管中乙酸和丙酸的浓度在0到20 mm之间波动，因此这似乎导致乙酸和丙酸降解微生物的共存，在厌氧消化污泥中具有不同的底物亲和力。据推测，具有不同底物亲和力的多种微生物参与底物降解将有助于对底物浓度变化的反应并导致治疗的稳定性。

项目成果

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专利数量（0）

Functional bacterial and archaeal community structures of major trophic groups in a full-scale anaerobic sludge digester

DOI：
10.1016/j.watres.2006.12.036
发表时间：
2007-04-01
期刊：
WATER RESEARCH
影响因子：
12.8
作者：
Ariesyady, Herto Dwi;Ito, Tsukasa;Okabe, Satoshi
通讯作者：
Okabe, Satoshi

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通讯作者：
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