家畜ふん尿処理における細菌の16SrDNAをターゲットとする微生物生態の解析

• Project/Area Number: 13760190
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Zootechnical science/Grassland science
• Research Institution: Rakuno Gakuen University
• Principal Investigator: 岡本 英竜 酪農学園大学, 酪農学部, 講師 (00254699)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2002: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2001: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: DGGE / 16S rDNA / メタン発酵 / 家畜ふん尿処理 / Archaea / 16SrDNA / コンポスト化 / 細菌生態

Research Abstract

家畜ふん尿処理におけるコンポスト化やメタン発酵における微生物学的解析は未だ充分とは言えない。本研究では細菌の16S rDNA遺伝子をターゲットとして変性剤濃度勾配勾配ゲル電気泳動(DGGE)法により微生物生態を暴くことを目的として、今年度は乳牛ふん尿メタン発酵、いわゆる嫌気消化における細菌群構成のArchaeaおよびBacteriaについて調査した。
メタン発酵を立ち上げる35日間、いわゆる生ふん尿からの種菌養成段階の消化液では、ArchaeaのDGGEパターンの変動は認められず、Methanobrevibacter spp.が優占的に存在していると示唆された。また、正常稼動中の本学バイオガスプラント発酵液中のメタン生成細菌は、ルーメン由来であることが推定され、Methanobrevibacter2菌種および原虫に内在共生するメタン生成細菌が検出された。発酵温度の異なるバイオガスプラントの発酵液を調査した結果、同じ発酵温度条件でも、そのプラント特有のArchaeaの存在が確認された。また、55℃の高温発酵は、中温発酵とは顕著に異なるバンドパターンを示し、高温性メタン生成細菌であるMethanobacterium thermoautotrophicumと高い相同性を示すバンドも検出された。すべての試料において、Clostridium bifermentansと高い相同性を示すバンドが検出された。BacteriaのDGGEパターンにおいては、各プラントで異なっていたが、腸内細菌と高い相同性を示すバンドが多数示された。高温発酵においては、高温菌であるLactobacillus delbrueckiiと高い相同性を示したバンドも確認された。
DGGE法をもちいるとメタン発酵液の主要な細菌群構成を迅速に解析し、モニターできることが示唆された。