2020 Fiscal Year Annual Research Report
活性汚泥内に存在する微生物ダークマターCPR細菌群の代謝機能の解明と分離培養
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20H02287
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
金田一 智規 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (10379901)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青井 議輝 広島大学, 統合生命科学研究科(先), 准教授 (40386636)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 微生物ダークマター / CPR細菌群 / Patescibacteria / 分離培養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は活性汚泥から高頻度で検出されるCPR細菌群（Patescibacteria）であるTM7（Saccharibacteria）門、SR1（Asconditabacteria）門、BD1-5（Gracilibacteria）門、OD1（Parcubacteria）門を対象とし、提案する分離培養戦略に基づき、4年間でCPR細菌群の代謝機能と下水処理プロセス内での生態学的役割を解明し、集積培養系の確立および分離培養を試みることを目的とする。具体的には①活性汚泥中のCPR細菌群の存在量・細胞形状の把握、メタゲノム解析による代謝機能の推定を行い、②MAR-FISH法によりCPR細菌群が増殖可能な有機物を特定し、理想的な培養条件を把握する。③これまでに実績のある高濃度微生物保持バイオリアクターを用いてCPR細菌群の集積培養を行う。④微小テクノロジーを活用した新規微生物反応場（微生物間相互作用）に基づく分離培養手法を適用する。
2020年度は上記①のPatescibacteriaが存在すると考えられる活性汚泥からDNAを抽出し、メタゲノム解析を行うことでPatescibacteriaのゲノムを再構築することを目的とした。活性汚泥は多種多様な細菌から構成される複合微生物系であるため、メタゲノム解析における解析フローの確立や最適化を目的に、研究室で集積培養している淡水性および海洋性アナモックス培養系のバイオマスからDNAを抽出し、メタゲノム解析の最適化を行った。これらのアナモックス培養系にもPatescibacteriaが存在することが予備的調査の結果から分かっているためである。結果として淡水性アナモックス培養系からいくつかのPatescibacteriaのゲノムを再構築でき、無機培地で長期間培養したアナモックス集積培養系内での生態学的役割について推察することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
活性汚泥と比較して細菌の構成が単純な淡水性アナモックス培養系を対象にメタゲノム解析を行うことで、研究室内でメタゲノム解析における解析フローの確立や最適化をはかることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は活性汚泥についてもメタゲノム解析を行い、Patescibacteriaのゲノム再構築を試みる。また、Patescibacteriaのゲノムに含まれる16S rRNA遺伝子配列を抽出し、系統樹作成ソフトARBを用いてPatescibacteriaに特異的なFISH（蛍光in situ hybridization）プローブの設計を試みる。さらにPatescibacteriaを定量するための定量PCR法のプライマーセットの設計も試みる。新規分離培養手法の開発も進める。
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