水処理バイオリアクターに存在する未知メタン/アンモニア酸化微生物のエコゲノミクス

水处理生物反应器中未知甲烷/氨氧化微生物的生态基因组学

• 批准号: 21KK0259
• 负责人: 松浦 哲久
• 金额: $ 9.98万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022 至 2024
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21KK0259/
• 关键词: バイオリアクター; メタン酸化細菌; アンモニア酸化細菌

pmo/amo遺伝子（メタン/アンモニア酸化酵素遺伝子）を保有する微生物群は、多くの未知・未培養細菌が存在している。メタン酸化酵素（pmo）遺伝子を保有する微生物はメタンを二酸化炭素に分解させる能力があり、アンモニア酸化酵素（amo）遺伝子を保有する微生物は、アンモニアを亜硝酸に分解させる能力がある。さらに遺伝子配列解析の進歩に伴い、pmo遺伝子とamo遺伝子の遺伝子配列が類似していることがわかってきており、近年メタン酸化酵素遺伝子とアンモニア酸化酵素遺伝子の中間に属する微生物が存在するとの報告もある。これまでの研究で、これらの遺伝子を保有する微生物を水処理バイオリアクターから検出した。本研究では基課題を発展すべく、メタンおよびアンモニア酸化微生物のゲノム解析を実施し生態学的特徴を明らかにすることを目的とする。水処理バイオリアクターから汚泥を採取し、16S rRNA遺伝子配列解析を実施した。さらにいくつかのサンプルにおいて、メタゲノム用の配列解読を実施した。また、微生物の生態解明のために、水処理バイオリアクターから採取した種汚泥を用いて、ラボスケールの集積培養を実施した。集積培養リアクターを何度かリスタートしながらも結果的に目的の微生物を徐々に培養することができた。なお、研究状況等を渡航先の研究者にメールやオンライン会議にて共有すると共に、ゲノム解析に使用する微生物サンプルの選定やシークエンス解析についてアドバイスを貰いながら実験を進めた。

拥有pmo/amo基因（甲烷/氨氧化酶基因）的微生物群包括许多未知和未培养的细菌。携带甲烷氧化酶（pmo）基因的微生物具有将甲烷分解为二氧化碳的能力，携带氨氧化酶（amo）基因的微生物具有将氨分解为亚硝酸盐的能力。此外，随着基因序列分析的进步，已经清楚pmo和amo基因的基因序列相似，近年来，据报道存在介于甲烷氧化酶和氨氧化酶基因之间的微生物。是。先前的研究已在水处理生物反应器中检测到携带这些基因的微生物。为了解决这一根本问题，本研究旨在对甲烷和氨氧化微生物进行基因组分析，并阐明其生态特征。从水处理生物反应器中收集污泥并进行 16S rRNA 基因序列分析。还对几个样本进行了宏基因组测序。此外，为了阐明微生物的生态学，我们利用从水处理生物反应器收集的种子污泥进行了实验室规模的富集培养。尽管多次重启富集培养反应器，我们还是能够逐渐培养出所需的微生物。除了通过电子邮件和在线会议与目的地研究人员分享研究状况外，我们还继续进行实验，同时收到有关选择用于基因组分析和序列分析的微生物样本的建议。