廃棄物埋立地内での温室効果ガス(メタン・亜酸化窒素)放出の分子生物学的診断手法

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11450196
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 原田 秀樹 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (70134971)
• 研究分担者: 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) ; 関口 勇地 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (20313570) ; 大橋 晶良 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (70169035) ; 上村 繁樹 木更津工業高等専門学校, 環境都市工学科, 助教授 (60300539)
• キーワード: 廃棄物埋立地 / 16S rRNA / FISH法 / メタン生成古細菌 / メタン酸化細菌 / 分子系統解析 / 温暖化効果ガス / ドットブロットハイブリダイゼーション

研究概要

本研究では、微生物の16SrRNA遺伝子の情報を利用した分子生物学的解析手法により、有機性廃棄物埋立処分地からのメタンガス放出に関与する微生物群集の生態を解析するため、実際の廃棄物埋め立て土壌のメタン生成と酸化に関わる微生物相の解析を行った。
先ずはじめに、土壌にFISH法を適用する際の土粒子への蛍光標識プローブの吸着を防止する手法としてブロッキング剤を使用した改善をおこない、全菌染色剤としてEtBr、DNAプローブの蛍光標識としてとCy-5を選択することにより、明確な土壌中微生物の検出を可能にした。
さらに、その土壌の物性や、メタン生成および酸化活性を調べたところ、土壌深さ1mでメタン生成活性が最大であり、土壌深さ10cmでメタン酸化活性が最大であった。この結果に基づいてメタン生成活性が認められた部分における古細菌の分子系統解析を行った結果、検出されたクローンの配列の全てが既知のメタン生成古細菌に近縁であった。しかしながら既知のメタン生成古細菌のDNA配列とは完全に一致していないことから、この廃棄物埋立土壌には新規のメタン生成古細菌の存在が予想された。また、この分子系統解析から、各クローンの基質資化性を推察すると、おそらく土壌中のメタン生成古細菌は水素資化性のものが酢酸資化性のものよりも優先的に存在している可能性があり、メタン生成活性の基質資化活性と相関が認められた。一方、FISH法によるメタン生成古細菌およびメタン酸化細菌の定量は、1mおよび3m部分でメタン生成古細菌が認められたが、検出率は非常に低く、活性が低い土壌中微生物を検出するための新しいアプローチが必要であることが示された。

研究成果

• [文献書誌] Shutsubo K.,Sinthurat N.,Ohashi A.& Harada H.: "Population Dynamics of Anaerobic Microbial Consortia in Thermophilic Granular Sludge in Response to Feed Composition Change"Water Science and Technology. 43・1. 59-66 (2001)
• [文献書誌] Imachi,H.,Sekiguchi T.,Kamagata Y.,Ohashi A.and Harada H.: "Cultivation and Situ Detection of a Thermophilic Bacterium Capable of Oxidizing Propionate in Syntrophic Association with Hydrogenotrophic Methanogens in a Thermophilic Methanogenic Granular Sludge"Applied and Environmental Microbiology. 66. 3608-3615 (2000)
• [文献書誌] T.Tagawa,K.Syutsubo,Y.Sekiguchi,A.Ohashi and H.Harada: "Quantification of methanogen cell density in anaerobic granular sludge consortia by fluorescence in-situ hybridization"Water Science and Technology. 42・3-4. 77-82 (2000)
• [文献書誌] Y.Sekiguchi,Y.Kamagata,K.Nakamura,A.Ohashi & H.Harada: "Syntrophothermus lipocalidus gen.nov., sp.nov., a novel thermophilic, syntrophic, fatty-acid-oxidizing anaerobe which utilizes isobutyrate"International Journal of Syst.Evol.Microbiol.. 50・2. 771-779 (2000)