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2014 年度 実施状況報告書

シントロフィーを促進するサポーター微生物の存在とその新規微生物間相互作用の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26630250
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

成廣 隆  独立行政法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 主任研究員 (20421844)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード微生物 / 廃水処理 / 微生物生態 / 微生物ゲノム
研究実績の概要

本年度は、シントロフィーによる有機物分解を支えるサポーター微生物の存在を解明するため、嫌気消化汚泥プロセスから採取した汚泥および豚糞を、6種類の基質(プロピオン酸、酪酸、安息香酸、酢酸、ギ酸、水素)で3年以上に渡り11世代継代培養してきた集積培養物の微生物群集構造解析を実施した。その結果、メタン生成アーキアが利用可能な基質(酢酸、ギ酸、水素)の集積培養物ではシントロフの優占が確認できなかった。一方、プロピオン酸、酪酸、安息香酸を基質とした集積培養物では、それぞれの基質を分解するシントロフ(Syntrophobacter, Syntrophomonas, Syntrophus)が優占していた。これらの3種類の集積培養物における水素利用メタン生成アーキアの種類は、ギ酸や水素で集積されたものと異なっており、「シントロフィー」という微生物間相互作用に特徴的なメタン生成アーキアが存在することが示唆された。また、これらの集積培養物では、シントロフ、メタン生成アーキア以外の微生物群、例えばBacteroidetes, Chloroflexi, Spirochaetes門に属する未知微生物群が存在しており、これらの微生物群が11世代にも渡り高度に集積された培養物の中に生存しているという事実は、プロピオン酸、酪酸、安息香酸を分解するシントロフィーにおいて何らかの重要な役割を果たしていることを示唆している。
さらに、サポーター微生物の恩恵を受けると考えられるシントロフの代謝機能に関する基盤情報を蓄積する目的で、Syntrophomonas属の比較ゲノム解析を実施し、酪酸分解経路や電子伝達に関与する酵素群の特定を実施した。

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

年度当初の目標としていた、消化汚泥・豚糞集積培養物の微生物群集構造を完了し、サポーター微生物の多様性、およびシントロフ・メタン生成アーキアの基質特異的ペアリングを解明すし、論文化するに至った。また、シントロフの比較ゲノム解析にも着手しており、遺伝子情報等に基づく代謝機能の特定も順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

引き続き、シントロフ、メタン生成アーキア、サポーター微生物のゲノム解析を進めるとともに、今年度明らかにした、集積培養物に生存するサポーター微生物の代謝機能を解明するためにメタゲノム解析に着手する。また、サポーター微生物の候補株、あるいはサポーター作用をもたらすと想定される化合物を、シントロフとメタン生成アーキアの純粋分離株を用いた2者培養系に添加し、メタン生成量や基質分解速度を測定してその効果を調査する。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] The nexus of syntrophy-associated microbiota in anaerobic digestion revealed by long-term enrichment and community survey2015

    • 著者名/発表者名
      Narihiro, T., M.K. Nobu, N-K. Kim, Y. Kamagata, and W-T. Liu
    • 雑誌名

      Environmental Microbiology

      巻: 17 ページ: 1707-1720

    • DOI

      10.1111/1462-2920.12616

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] エコゲノミクスによる嫌気性廃水処理プロセスに生息する未培養微生物群の機能解明2015

    • 著者名/発表者名
      成廣 隆, Masaru K. Nobu, 鎌形洋一, Wen-Tso Liu
    • 学会等名
      第14回 LS-BT合同研究発表会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所つくばセンター
    • 年月日
      2015-02-03 – 2015-02-04
  • [学会発表] Analysis of microbial communities in syntrophy-associated enrichments and anaerobic wastewater treatment processes2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Narihiro, Masaru K. Nobu, Nakyung Kim, Yoichi Kamagata, and Wen-Tso Liu
    • 学会等名
      15th International Symposium on Microbial Ecology
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2014-08-04 – 2014-08-29

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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