| 研究課題/領域番号 |
23KJ1642
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分22060:土木環境システム関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
藤井 直樹 広島大学, 先進理工系科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-25 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2025年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2024年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2023年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 微生物ダークマター / Patescibacteria / 活性汚泥 / FISH法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
活性汚泥法は100年以上の実績がある排水処理方式であるが、処理を担う微生物のほとんどは単離されておらず正確な種類、代謝機能は未解明のままである。これらの微生物は、宇宙に存在する正体不明の暗黒物質（ダークマター）になぞらえて微生物ダークマターと呼ばれている。その中でも、門レベルの系統分類群を構成するPatescibacteriaが、下水処理場の活性汚泥内に高頻度で存在することが判明している。より正確にPatescibacteriaの活性汚泥への寄与を解明するために、集積培養や単離によってその微生物学的特徴を明らかにすることを目指す。
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| 研究実績の概要 |
Patescibacteriaのうち活性汚泥から頻繁に検出されるSaccharimonadia（旧TM7またはSaccharibacteria）、Paceibacteria（旧OD1またはParcubacteria）、Gracilibacteria（旧GN02/BD1-5）を対象に、考案した分離培養戦略に基づき、3年間で上記3グループの細菌の集積培養系の確立および分離培養することを目的としている。具体的には、（１）FISH法による可視化技術の確立、（２）Patescibacteriaの宿主となる微生物の特定、（３）微生物保持リアクターによる集積培養系の確立、（４）Patescibacteriaと宿主の２者のみの共培養系の確立の４ステップで研究を行う。
2023年度は活性汚泥フロック及び、活性汚泥上澄みの分画サンプルをもとにメタゲノム解析を行い、138個のPatescibacteriaのMetagenome Assembled Genomes (MAGs)を得た。それらのMAGsから得た16S rRNA遺伝子をもとに、Gracilibacteria、Paceibacteriaを可視化するプローブを作成することに成功した。また、当初のターゲットではないが、同じくPatescibacteriaに属するMicrogenomatiaを可視化するプローブを作成することにも成功した。
さらに、GracilibacteriaはZoogloea属に属する細菌と近接して存在していることを複数のプローブを用いたFISH観察により特定した。FISH画像を用いた輝度値の定量とメタゲノム解析の結果をもとにGracilibacteriaはZoogloea属に属する細菌と寄生的な関係を構築していることが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
活性汚泥フロック内に存在するPatescibacteriaを可視化するプローブを複数個作成することに成功した。
また、ZoogloeaがGracilibacteriaの宿主である可能性が高いことを、FISHおよびメタゲノム解析の結果から推測することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
2024年度は、ZoogloeaとGracilibacteriaが高割合で存在する集積培養系の確立を試みる。
Zoogloeaの純菌と活性汚泥から分画したサンプルをもとに、GracilibacteriaとZoogloeaの培養実験を進める。
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