汚染修復における地圏生態系複合微生物群集の字空間変化解析手法の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11558075
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 藤江 幸一 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (30134836)
• 研究分担者: 大門 裕之 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (60335106) ; 後藤 尚弘 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (50303706) ; 平石 明 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (40283486)
• キーワード: 微生物群集構造 / キノンプロファイル / FISH法 / CTC還元法 / 土壌微生物 / 干潟生態系 / 汚染修復 / 微生物成分抽出

研究概要

排水処理、有機質廃棄物処理、汚染された環境の修復等には微生物機能が利用されているが、微生物の浄化・修復機能を十分に発揮させるには、最適な環境条件を明らかにするとともに、例えば活性汚泥、河川水、土壌等の開放された混合培養系における特定微生物の追跡が可能であり、特定微生物を取り巻く他の微生物群集との関係を定量的に解明できる必要がある。本研究は、水圏および地圏における微生物群集構造および特定微生物の挙動を簡便且つ的確に解析できる手法の確立を目的としている。微生物群集構造の解析には、生物学を専門としなくても利用可能な化学分析手法であるキノンプロファイル法、呼吸活性を有する微生物数の測定にはCTC還元法、特定微生物の追跡には遺伝子を標的としたFISH法の導入を検討してきた。これら化学的手法による特定微生物および微生物群集の追跡を行なうためには、土壌や活性汚泥等の試料から微生物あるいはその含有成分の抽出が効率的に行なえる必要がある。まず土壌から微生物を効率的に抽出するための微生物抽出剤の検討を行なった。FISH法とキノンプロファイル法を用いて、土壌中微生物およびその成分の抽出効率を定量化し、抽出法の評価を行なった。すなわち、土壌微生物抽出剤としてピロリン酸ナトリウム、リン酸ナトリウムおよびシュウ酸ナトリウムの水溶液を取り上げ、抽出されたキノン量、DTAF染色による総菌数および呼吸活性菌数による比較を行い、最適な抽出法についての多くの知見を得ることができた。
加えて、干潟底質中の微生物群集の空間的、時間的変化を解明するために微生物群集モニタリング手法として、微生物群集構造の解析にはキノンプロファイル法、呼吸活性を有する微生物数と総菌数の計数にCTC還元法とDTAF染色法を用い、干潟実験施設を用いて底質中の微生物群集構造とその遷移過程の解析を行い、干潟土壌生態系の遷移を解析する手法として有用であることを実証した。このようにここで検討された手法は、汚染された環境の浄化や修復に対する微生物機能の活用のために有用な情報を与えることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] A.HIRAISHI, H.MIYAKODA, B.-R.LIM, H.-Y.HU, K.FUJIE, J.SUZUKI: "Toward the bioremediation of dioxin-polluted soil:structural and functional analyses of in situ microbial populations by quinone profiling and culture-dependent methods"Appl.Microbiol Biotechnol.. 57. 248-256 (2001)
• [文献書誌] A.Katayama, K.Funasaka, K.Fujie: "Changes in the respiratory quinone profile of a soil treated with pesticides"Biol.Fertil.Soils. 33. 454-459 (2001)
• [文献書誌] H.-Y.HU, B.-R.Lim, N.Goto, K.Fujie: "Analytical precision and repeatability of respiratory quinones for quantitative study of microbial community structure in environmental samples"Journal of Microbiological Methods. 47(1). 17-24 (2001)
• [文献書誌] 國弘忠生, 胡 洪営, 後藤尚弘, 藤江幸一: "土壌微生物定量化方法の検討"第35回水環境学会年会講演要旨集. 535 (2001)
• [文献書誌] 佐久間元成, 國弘忠生, 胡洪営, 後藤尚弘, 藤江幸一, 鈴木輝明, 青山裕晃: "干潟における微生物群集構造の解析"第35回水環境学会年会講演要旨集. 256 (2001)
• [文献書誌] 佐久間元成, 國弘忠生, 藤田昌史, 後藤尚弘, 藤江幸一, 胡洪営、他: "干潟における底質特性と微生物群集構造の関係解析"第36回水環境学会年会講演要旨集. (2002)