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2020 年度 実績報告書

メタゲノム解析と微生物活性可視化技術を用いた下水処理微生物機能の全容解明

研究課題

研究課題/領域番号 18H01564
研究機関東北大学

研究代表者

久保田 健吾  東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (80455807)

研究分担者 黒田 恭平  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (50783213)
帆秋 利洋  大分工業高等専門学校, 都市・環境工学科, 教授 (60393708)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード廃水処理微生物
研究実績の概要

メタゲノム解析パイプラインのアップデートなどを行うことで、Patescibacteria (Paceibacteri、Saccharimonadia、ABY1、Gracilibacteria、Microgenomatia) のビンが24個得られた。Patescibacteriaパッケージを用いたCheckMによる得られたビンの完全性は69.8~100%、汚染率は0~6.98%であった。また予測平均ゲノムサイズは0.80 Mbpであった。得られたビンから解糖系、ペントースリン酸経路、カルビン回路などに関わる遺伝子群が検出された。またSaccharimonadiaのビンからT4SSに関連する遺伝子配列が見つかり、Sec Secreted Arrayと考えられる分泌タンパク質の配列も確認された。過去に下水処理活性汚泥から検出されたCandidatus Saccharimonas aalborgensisのゲノムについても同様に解析したところ、 T4SSやSec Secreted Arrayの存在が確認され、下水処理活性汚泥中に存在するSaccharimonadiaの一部は、 T4SSの分泌システムを介して他の微生物と相互作用している可能性を示した。
可視化技術については、ヘミンを用いた微生物検出法について検討を行った。ヘミンの濃度や沈着時間、反応時間が与える影響について調べ、より強いシグナルを安定的に得るための最適な実験条件を明らかにした。そして金元素で菌体を標識しSEMで観察を行ったところ、金粒子であると推定される塊を菌体表面に多数確認した。次に、SEM-EDXにより元素組成を分析した結果、顕著な金元素のシグナルが得られた。これらより、菌体に対する金元素の標識が成功したことが示された。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Niche Differentiation of Phenol-Degrading Microorganisms in UASB Granular Sludge as Revealed by Fluorescence in situ Hybridization2022

    • 著者名/発表者名
      Kubota Kengo、Igarashi Kei、Yamada Masayoshi、Takemura Yasuyuki、Li Yu-You、Harada Hideki
    • 雑誌名

      Engineering

      巻: 9 ページ: 61-66

    • DOI

      10.1016/j.eng.2021.05.012

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Microbial characteristics in anaerobic membrane bioreactor treating domestic sewage: Effects of HRT and process performance2022

    • 著者名/発表者名
      Ni Jialing、Ji Jiayuan、Li Yu-You、Kubota Kengo
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Sciences

      巻: 111 ページ: 392-399

    • DOI

      10.1016/j.jes.2021.04.022

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sequence-Specific Capture of Oligonucleotide Probes (SCOPE): a Simple and Rapid Microbial rRNA Quantification Method Using a Molecular Weight Cutoff Membrane2021

    • 著者名/発表者名
      Takemura Yasuyuki、Sekiguchi Yuji、Syutsubo Kazuaki、Harada Hideki、Omura Tatsuo、Li Yu-You、Kubota Kengo
    • 雑誌名

      Applied and Environmental Microbiology

      巻: 87 ページ: e01167-21

    • DOI

      10.1128/AEM.01167-21

    • 査読あり
  • [雑誌論文] PMA-PCR法を用いた高温嫌気性消化汚泥の微生物群集構造の解明2021

    • 著者名/発表者名
      阿部天磨、佐藤幹子、矢口淳一、李玉友、久保田健吾
    • 雑誌名

      土木学会論文集G(環境)

      巻: 77 ページ: III_103-III_109

    • DOI

      10.2208/jscejer.77.7_III_103

    • 査読あり
  • [学会発表] サイズ分画とメタゲノムによる活性汚泥中のPatescibacteriaの機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      景政柊蘭, 黒田恭平, 中井亮佑, 李玉友, 久保田健吾
    • 学会等名
      第56回日本水環境学会
  • [学会発表] Strategy for metagenomic analysis of Patescibacteria in activated sludge2021

    • 著者名/発表者名
      Shuka Kagemasa, Kyohei Kuroda, Ryosuke Nakai, YU-You Li, Kengo Kubota
    • 学会等名
      WET (Water and Environment Technology Conference) 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] 活性汚泥中に存在しているPatescibacteriaの多様性と代謝特性2021

    • 著者名/発表者名
      景政柊蘭, 黒田恭平, 中井亮佑, 李玉友, 久保田健吾
    • 学会等名
      第24回水環境学会シンポジウム
  • [学会発表] Hemin を用いた微生物の新規全菌染色手法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      浦崎幹八郎, 李玉友, 久保田健吾
    • 学会等名
      第24回水環境学会シンポジウム
  • [学会発表] PMA-PCR法を用いた高温嫌気性消化汚泥の微生物群集構造の解明2021

    • 著者名/発表者名
      阿部天磨, 佐藤幹子, 矢口淳一, 李玉友, 久保田健吾
    • 学会等名
      第57回環境工学研究フォーラム

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公開日: 2022-12-28  

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