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水域や土壌の汚染源である難分解性物質の処理に対する生物化学的方法の開発が期待されている。しかし、一般的にはこれらの物質の処理過程で分離能を持たない微生物が淘汰されるため、処理効率の低下が問題となる。一方、多くの難分解性有機物の生物分解にプラスミド遺伝子が関与し、接合伝達により他の微生物に移動することが知られている。このプラスミドの水平伝達現象を利用して、多種の微生物に難分解性有機物の分解能力を付与させことができれば、効率的処理プロセスの構築が可能となる。本研究では、微生物間の遺伝子レベルの相互作用に基づく難分解性有機質の高度な処理技術の構築を最終目標として、生物発光原理を利用して生物発光マーカー遺伝子を導入した難分解性物質の分解細菌を作成して、その発光特性を検討すると同時に、微生物分解過程におけるプラスミドの細菌間伝達過程の生物発光測定による評価の可能性を検討することを目的とした。
前年度ではトルエンやキシレンなどの分解酵素をコードするTOLプラスミドを持っているP.Putidaの染色体に細菌由来のルシフェラーゼ遺伝子(lux)を入れて安定的な発光能を付与することができた。本年度において、この発光細菌を用いて、純粋培養での生物発光特性を明らかにした上で、他の細菌群との混合培養特性および本発光細菌の添加による活性汚泥の模擬難分解性有機物であるトルイル酸やトルエンの分解への影響を調べた。生物発光P.Putidaの回分と連続培養のいずれにおいても、生物発光量は細菌濃度と基質濃度と明確な相関関係をもつことが分かった。また、他の細菌との混合培養においても、生物発光量による本発光細菌の定量的検出が可能であることが示された。更に、通常の活性汚泥に添加された本発光細菌の挙動を発光測定によって把握できることが示唆された。これらのことより、生物発光測定によって標的難分解性有機質の分解細菌と他の細菌との相互作用を迅速かつリアルタイムに評価できる可能性を示している。
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