シベリア湿地帯からの温室効果ガス・メタン放出評価のための土壌微生物生態解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680640
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 大橋 晶良 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (70169035)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒木 信夫 長岡工業高等専門学校, 環境都市工学科, 助教授 (30193072) ; 原田 秀樹 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (70134971)
• Keywords: 地球温暖化 / FISH法 / 高感度検出 / メタン / 微生物 / シベリア / DIG抗体 / 土壌

Research Abstract

地球温暖化の原因物質である温室効果ガスCO_2、メタンの加速的な増加が認められている。自然環境中で最も大きなメタン放出源のひとつとして挙げられているのが、自然湿地帯や水田などの自然・人工湿地土壌である。その中でロシア・シベリア湿地帯は広大な面積を有し、そこから発生しているメタンガスの総量は、地球全土からの総メタン生成量のかなりの部分を占めると推定され、シベリア湿地帯のメタン放出に関与する微生物群集の動態を解析することが重要となる。
シベリア湿地土壌サンプルにFISH法を適用した場合、極限的な環境に生息している微生物群はRNA含量が少ないために、従来のFISH法では十分な輝度が望めなく、適用はむずかしいことがこれまでの研究で分かった。そこで本研究ではRNA含量が少ない微生物に対しても適用可能な高感度のFISH法を開発し、シベリア湿地帯からの温室効果ガス・メタン放出を評価するための土壌微生物生態を解析することを目的としている。
本年度は、より高感度な検出が可能であるCARD-FISH法を用いて、微生物を検出するための手法について検討を行った。CARD-FISH法適用のためには、標的微生物の細胞壁を適切に処理し、酵素を菌体内に浸透させる必要があり,メタン生成古細菌に着目した。メタン生成古細菌の代表的細胞壁構造(シュードムレイン、Sレイヤー、メタノコンドロイチン、シース)をもつ6種の純菌を選択し、それぞれについて細胞壁処理方法の検討を行ったところ、Sレイヤー、メタノコンドロイチンは無処理で検出することができ、シュードムレイン、シースはそれぞれの細胞壁に対して特異的に働く酵素を用いることで検出が可能となった。
純菌で得られた知見をもとに、環境サンプルへの適用を試みたところ、ARC915プローブに反応するメタン生成古細菌と思われる微生物を高感度に検出することができ、さまざまな環境中からメタン生成古細菌を検出することが可能であることが示唆された。

Research Products

• [Publications] 久保田健吾, 大橋晶良, 原田秀樹: "Tyramide Signal Amplificationによるメタン生成古細菌の検出"土木学会年次講演概要集. No.7 57. 280 (2002)
• [Publications] 久保田健吾, 大橋晶良, 原田秀樹: "高感度CARD-FISH法による16S rRNA含量の少ない環境微生物の検出"水環境学会年会. 37. 423 (2003)
• [Publications] 大橋晶良, 福田江津子, 原田秀樹: "低活性な汚泥における回分試験からの比活性値評価図解法"水環境学会誌. 26,No3. 167-170 (2003)
• [Publications] 大橋晶良, 福田江津子, 原田秀樹: "リアルタイムPCR法によるメタン生成古細菌の定量および各種消化汚泥のメタン生成活性評価への適用"水環境学会年会. 37. 285 (2003)