JP2000262285A - Preparation of frozen microbial cell body of ammonia oxidative bacterium and frozen microbial cell body - Google Patents

Preparation of frozen microbial cell body of ammonia oxidative bacterium and frozen microbial cell body

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JP2000262285A
JP2000262285A JP11067954A JP6795499A JP2000262285A JP 2000262285 A JP2000262285 A JP 2000262285A JP 11067954 A JP11067954 A JP 11067954A JP 6795499 A JP6795499 A JP 6795499A JP 2000262285 A JP2000262285 A JP 2000262285A
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ammonia
gene
cells
bacterium
oxidizing
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Taro Iiizumi
太郎 飯泉
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Kurita Water Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an ammonia oxidative bacterium which is increased in the shelf life of microbial cell body and the handling by lyophilizing an ammonia oxidative bacterium containing luciferase gene along with a protective agent for protecting bioluminescent ability and nitrification inhibitor respondent ability. SOLUTION: The objective frozen microbial cell body of an ammonia oxidative bacterium which permits the improvement in the shelf life of microbial cell body or the rapidness and convenience in handling and can maintain bioluminescent activity over a long period of time is obtained by lyophilizing the ammonia oxidative bacterium (e.g. Nitrosomonas europae or the like) with a luciferase gene (e.g. Vibrio harvey-derived luciferase gene or the like) in the presence of a protective agent containing a protein, e.g. albumin, globulin, skim milk or the like, which protects the bioluminescent ability of the above ammonia oxidative bacterium and the respondent ability to nitrification inhibitors, when the ammonia oxidative bacterium with luciferase gene is lyophilized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はルシフェラーゼ遺伝
子を有するアンモニア酸化細菌を保存するための凍結菌
体の調製方法、およびアンモニア酸化細菌の凍結菌体に
関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for preparing frozen cells for storing ammonia-oxidizing bacteria having a luciferase gene, and to frozen cells of ammonia-oxidizing bacteria.

【0002】[0002]

【従来の技術】アンモニア酸化細菌はアンモニアを酸化
して亜硝酸を生成する化学反応を通じてエネルギーを獲
得する独立栄養細菌であり、この細菌によるアンモニア
酸化反応は自然環境中の窒素循環において重要な役割を
担っている。ニトロソモナス(Nitrosomonas)属細菌は
このようなアンモニア酸化細菌に属する細菌であり、土
壌、水中、排水プラント等の環境中に広く生息すること
が知られている。
2. Description of the Related Art Ammonia-oxidizing bacteria are autotrophic bacteria that obtain energy through a chemical reaction that oxidizes ammonia to produce nitrite, and the ammonia-oxidizing reaction by these bacteria plays an important role in the nitrogen cycle in the natural environment. I am carrying it. Bacteria belonging to the genus Nitrosomonas belong to such ammonia-oxidizing bacteria, and are known to widely inhabit the environment such as soil, water, and drainage plants.

【0003】環境浄化における排水中のアンモニア性窒
素分除去は自然環境中の窒素循環を模擬したプロセスに
よって行われている。すなわち、排水中のアンモニアを
アンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌を用いて亜硝
酸または硝酸に酸化し、さらに窒素呼吸能を持つ細菌に
よって硝酸または亜硝酸を還元して窒素ガスとし、空気
中に放出する。しかしながら、BOD除去と比べて窒素分
除去プロセスはやや不安定である場合が多く、時として
処理能力が低下して処理水の水質悪化が起こる場合があ
り、排水処理プラントの運転管理上の問題点となってい
る。
[0003] In environmental purification, the removal of ammonia nitrogen from wastewater is carried out by a process simulating the circulation of nitrogen in the natural environment. In other words, ammonia in wastewater is oxidized to nitrite or nitric acid using ammonia-oxidizing bacteria and nitrite-oxidizing bacteria, and then nitric acid or nitrite is reduced to nitrogen gas by bacteria having nitrogen-respiring ability and released into the air. I do. However, compared with BOD removal, the nitrogen removal process is often somewhat unstable, and sometimes the treatment capacity is reduced and the quality of the treated water is deteriorated. It has become.

【0004】この主な原因としては、活性汚泥中に含ま
れるアンモニア酸化細菌が他の従属栄養微生物と比べ、
環境変化に対して感受性が強く、温度やpH変化等の物理
的要因や、排水中に存在する低濃度の化学物質によっ
て、その生物活性が低下し易いことがあげられる。分子
微生物学観点から見た場合、アンモニア酸化の最初の酸
化反応において触媒として働くアンモニア酸化酵素(ア
ンモニアモノオキシゲナーゼ)が、様々な化学物質や物
理的要因によって失活し易いことが指摘されている。
[0004] The main cause of this is that ammonia oxidizing bacteria contained in activated sludge are different from other heterotrophic microorganisms.
It is highly susceptible to environmental changes, and its biological activity is easily reduced by physical factors such as temperature and pH changes and low-concentration chemical substances present in wastewater. From the viewpoint of molecular microbiology, it has been pointed out that ammonia oxidase (ammonia monooxygenase), which acts as a catalyst in the first oxidation reaction of ammonia oxidation, is easily deactivated by various chemical substances and physical factors.

【0005】このような物理的、化学的要因によるアン
モニア酸化細菌の生物活性低下を初期段階で検知し、迅
速に処理工程を改善するなどの方法をもって対応するこ
とは、排水処理プラントの運転管理上望ましいことであ
るが、環境中に存在する阻害物質や影響を与える物理的
要因は多岐にわたっており、機器分析や化学分析を用い
て個々の要因を分離定量することは事実上不可能であ
る。そのため、細胞に対する阻害要因を総括的に評価で
きるような、硝化細菌を利用した測定方法が必要とな
る。そしてこのような方法は、測定結果を速やかに排水
処理プラントの運転管理に適用することができるよう
に、特別な生化学技術に精通していない作業者にも容易
に扱える必要性があり、また迅速性および簡便性を備え
たものでなくてはならない。
It is necessary to detect such a decrease in the biological activity of ammonia-oxidizing bacteria due to physical and chemical factors at an early stage and to take measures by quickly improving the treatment process. Desirably, the inhibitors present in the environment and the physical factors that affect them are so diverse that it is virtually impossible to separate and quantify individual factors using instrumental or chemical analysis. For this reason, a measurement method using nitrifying bacteria that can comprehensively evaluate factors inhibiting cells is required. Such a method must be easily handled by workers who are not familiar with special biochemical techniques so that the measurement results can be promptly applied to the operation management of the wastewater treatment plant. It must be quick and easy.

【0006】従来技術において、アンモニア酸化細菌の
阻害は環境条件を模擬した条件下でのアンモニア酸化速
度の比較から推定することができる。すなわち、アンモ
ニア酸化細菌またはこの細菌を含む活性汚泥等の生物群
を、アンモニアを含む試験水中に懸濁し、環境条件を模
擬した条件下で好気的にインキュベーションし、アンモ
ニア濃度、溶存酸素濃度、亜硝酸濃度などを指標として
アンモニア酸化速度を測定し、その速度の減少を測定す
ることができる。しかしながら、このような方法は試料
中の指標物質の濃度測定を経時的に行い、その増減から
アンモニア酸化速度を算出するため、簡易性、迅速性に
欠けるという問題点がある。
In the prior art, inhibition of ammonia-oxidizing bacteria can be estimated from comparison of ammonia oxidation rates under conditions simulating environmental conditions. That is, a group of organisms such as ammonia-oxidizing bacteria or activated sludge containing the bacteria is suspended in test water containing ammonia, and aerobically incubated under conditions simulating environmental conditions, and the ammonia concentration, dissolved oxygen concentration, The ammonia oxidation rate is measured using the nitric acid concentration or the like as an index, and the decrease in the rate can be measured. However, such a method has a problem that it lacks simplicity and quickness because the concentration of the indicator substance in the sample is measured over time and the ammonia oxidation rate is calculated from the increase or decrease.

【0007】より簡易かつ迅速な測定方法として、ルシ
フェラーゼ遺伝子を内在するアンモニア酸化細菌組換え
体を用いて、硝化阻害物質に対する発光量の低下を定量
的に測定する方法が知られている。ルシフェラーゼは酸
化反応を触媒し、生物発光を引き起こす発光酵素であ
り、大別して蛍等の動物細胞由来のものと、Vibrio属細
菌等の発光性細菌由来のものとが存在する。前者は下記
反応式(1)、後者は下記反応式(2)で示される酸化
反応を触媒することによって光を発する。
As a simpler and quicker measuring method, there has been known a method of quantitatively measuring a decrease in the amount of luminescence to a nitrification inhibitor using a recombinant ammonia-oxidizing bacterium containing a luciferase gene. Luciferase is a luminescent enzyme that catalyzes an oxidation reaction and causes bioluminescence, and is roughly classified into those derived from animal cells such as fireflies and those derived from luminescent bacteria such as bacteria belonging to the genus Vibrio . The former emits light by catalyzing an oxidation reaction represented by the following reaction formula (1) and the latter by the following reaction formula (2).

【0008】[0008]

【化1】 ルシフェリン + O2 + ATP → オキシルシフェリン + CO2 + ADP + ピロリン酸 + 光 …(1) 還元型フラビンモノヌクレオチド(FMNH2) + 長鎖アルデヒド(RCHO) + O2 → FMN + RCOOH + H2O + 光 …(2)[Image Omitted] Luciferin + O 2 + ATP → Oxyluciferin + CO 2 + ADP + Pyrophosphate + light ... (1) Reduced flavin mononucleotide (FMNH 2 ) + Long-chain aldehyde (RCHO) + O 2 → FMN + RCOOH + H 2 O + light ... (2)

【0009】細菌ルシフェラーゼ反応において、FMNH2
は細胞内に存在するFMN還元酵素の反応によってNADHま
たはNADPHから生成するものであり、一定量のルシフェ
ラーゼおよびFMN還元酵素が存在する場合、発光の強度
はNADHおよびNADPHの濃度に依存する。アンモニア酸化
細菌において、NADHはヒドロキシルアミンオキシドリダ
クターゼによって生成した還元力のおよそ1/40を利
用して生成される。従って、硝化阻害物質によってアン
モニア酸化細菌のアンモニアモノオキシゲナーゼまたは
ヒドロキシルアミンオキシドリダクターゼが阻害された
場合、アンモニア酸化反応に始まる一連の酸化反応が停
止し、NADH濃度の急激な低下が起きる。このため、細胞
内のNADHの濃度を、生物発光の程度を指標としてモニタ
リングすることで、硝化阻害の強度を測定することが可
能である。動物細胞ルシフェラーゼにおいても、硝化阻
害物質によってアンモニア酸化酵素が阻害された場合、
還元物質の生成が停止し、ATP濃度の急激な低下が起こ
る。このため、細胞内のATPの濃度を、生物発光の程度
を指標としてモニタリングすることで、硝化阻害の強度
を測定することが可能である。
In a bacterial luciferase reaction, FMNH 2
Is generated from NADH or NADPH by the reaction of FMN reductase present in the cell. When a certain amount of luciferase and FMN reductase is present, the intensity of luminescence depends on the concentrations of NADH and NADPH. In ammonia oxidizing bacteria, NADH is produced using approximately 1/40 of the reducing power generated by hydroxylamine oxidoreductase. Therefore, when the ammonia monooxygenase or hydroxylamine oxidoreductase of the ammonia-oxidizing bacteria is inhibited by the nitrification inhibitor, a series of oxidation reactions starting from the ammonia oxidation reaction is stopped, and the NADH concentration sharply decreases. Therefore, by monitoring the concentration of NADH in cells using the degree of bioluminescence as an index, it is possible to measure the intensity of nitrification inhibition. Even in animal cell luciferase, when the ammonia oxidase is inhibited by a nitrification inhibitor,
Production of reducing substances stops, causing a sharp drop in ATP concentration. Therefore, by monitoring the concentration of ATP in cells using the degree of bioluminescence as an index, it is possible to measure the intensity of nitrification inhibition.

【0010】生物発光の測定に際しては、ルミノメータ
ー等の測定機器を用いることにより定量的に発光を測定
することができる。反応は短時間で起こることから測定
時間は短い。また、菌体細胞を破壊することなく発光量
を測定することができるので、操作は簡便であり、自動
化によるモニタリングを期待することができる。上記技
術の具体例としては、ニトロソモナス(Nitrosomonas
属細菌にビブリオ フェシリ(Vibrio fischeri)由来
のルシフェラーゼ遺伝子を導入した組換え体を用いた公
知例(EP705904)、ニトロソモナス ユーロパ
エ(Nitrosomonas europaea)にビブリオ ハーベイ(V
ibrio harveyi)由来のルシフェラーゼ遺伝子を導入し
た組換え体を用いた公知例(特開平10−108697
号)などが知られている。
In the measurement of bioluminescence, luminescence can be quantitatively measured by using a measuring instrument such as a luminometer. Since the reaction occurs in a short time, the measurement time is short. In addition, since the amount of luminescence can be measured without destroying the bacterial cells, the operation is simple, and monitoring by automation can be expected. Specific examples of the above technology include Nitrosomonas
A known example using a recombinant obtained by introducing a luciferase gene derived from Vibrio fischeri into a genus bacterium (EP705904), and a vibrio harvey ( V ) from Nitrosomonas europaea.
ibrio harveyi ) using a recombinant into which a luciferase gene has been introduced (Japanese Patent Laid-Open No. 10-108697).
No.) are known.

【0011】このような生物発光能を持つアンモニア酸
化細菌を、し尿処理場や工場排水処理施設などの現場で
利用するためには、現場での培養および調製は経済的に
も施設的にも不可能であることから、発酵施設で培養、
調製した菌体を、活性を維持した状態で現場に搬入して
測定を行う必要がある。培養液そのものを長期的に活性
を維持した状態で保存しておくことは技術的に困難であ
ることから、長期保存に耐え、短時間かつ簡易に復元で
きる凍結菌体や凍結乾燥菌体などの菌体を利用する方法
が期待される。
In order to use such a bioluminescent ammonia-oxidizing bacterium at a site such as a human waste treatment plant or a factory wastewater treatment facility, cultivation and preparation at the site are economically and facility-inefficient. Because it is possible, culture in a fermentation facility,
It is necessary to carry the prepared microbial cells to the site while maintaining their activity and perform the measurement. Since it is technically difficult to store the culture solution itself while maintaining its activity for a long period of time, it is difficult to preserve frozen culture cells such as frozen cells and freeze-dried cells that can withstand long-term storage and can be easily restored in a short time. A method using bacterial cells is expected.

【0012】凍結菌体は、長期的な微生物の保存におい
て一般に利用されている。例えば、生物活性の高い菌体
細胞を、蛋白質または糖類等の保護剤の共存下、急冷に
より凍結して調製されている。調製された凍結菌体は室
温または氷中で融解して復元することができる。あるい
は、融解した菌体液を成育に適した新鮮な培地に植種し
て培養を行うことにより、十分な生物活性を取り戻した
状態で復元させることが可能である。
[0012] Frozen cells are generally used for long-term storage of microorganisms. For example, it is prepared by freezing rapidly quenched bacterial cells having high biological activity in the presence of a protective agent such as protein or saccharide. The prepared frozen cells can be reconstituted by thawing at room temperature or on ice. Alternatively, by inoculating the melted cell fluid in a fresh medium suitable for growth and culturing the cells, it is possible to restore the cells with sufficient biological activity.

【0013】しかし、従来の凍結方法は、一般に微生物
の生育の維持だけを目的とした方法であり、保存期間後
も発光活性などの特性を高く維持させることは考慮され
ていない。すなわち、ルシフェラーゼ遺伝子を内在する
アンモニア酸化細菌を用いた硝化阻害物質の測定を目的
とした場合においては、最終的に復元された菌体懸濁液
が培養終了時(凍結前)の発光活性を充分に維持し、か
つ硝化阻害物質を添加した際にその生物発光の急速な減
少が観察され、さらにこのような特性が長期の保存期間
中に失活することなく維持される必要があるが、このよ
うな特性を復元後も高く維持した凍結菌体の調製方法は
これまで全く検討されていない。
However, the conventional freezing method is generally a method only for maintaining the growth of microorganisms, and does not consider maintaining characteristics such as luminescence activity after the storage period. That is, when the purpose is to measure a nitrification inhibitor using an ammonia-oxidizing bacterium containing a luciferase gene, the finally reconstituted bacterial cell suspension has sufficient luminescence activity at the end of culture (before freezing). And a rapid decrease in its bioluminescence upon addition of nitrification inhibitors is observed, and furthermore such properties need to be maintained without inactivation during long storage periods. A method for preparing frozen cells maintaining such characteristics high after restoration has not been studied at all.

【0014】ところで、特公昭61−50594号に
は、分子内にアルブミンからなるペプチドマトリックス
が形成されたポリウレタン発泡体に液体培地を含浸さ
せ、このポリウレタン発泡体に微生物を植え、静置培養
して得られるシード微生物を凍結保存するシード微生物
の保存方法が記載されている。しかし、上記公報には、
アルブミンを細菌に添加して凍結保存することにより、
ルシフェラーゼ遺伝子を有する細菌の発光能発現の保護
までできることは記載されておらず、またアルブミンの
凍結菌体に対する作用は全くの未知である。さらに上記
公報には、アンモニア酸化細菌の硝化活性の阻害の有無
または程度を簡便かつ迅速に検知することができ、しか
も長期間保存することができるような凍結菌体が得られ
ることも記載されていない。
Japanese Patent Publication No. 61-50594 discloses a polyurethane foam in which a peptide matrix composed of albumin is formed in a molecule, which is impregnated with a liquid medium, and the polyurethane foam is inoculated with microorganisms and statically cultured. A method for preserving seed microorganisms in which the obtained seed microorganisms are cryopreserved is described. However, in the above publication,
By adding albumin to bacteria and cryopreserving,
It is not described that the expression of the luminescent ability of bacteria having the luciferase gene can be protected, and the action of albumin on frozen cells is completely unknown. Furthermore, the above-mentioned publication also discloses that frozen cells can be obtained that can easily and quickly detect the presence or degree of inhibition of the nitrification activity of ammonia-oxidizing bacteria and that can be stored for a long period of time. Absent.

【0015】また、特表平5−503850号には、微
生物、酸化防止剤、モノカルボキシα−アミノ酸および
脱脂スキムミルク粉末を含み、乾燥固体粒子の形態の微
生物培養物が記載されている。しかし、上記公報には、
スキムミルクを細菌に添加して凍結保存することによ
り、ルシフェラーゼ遺伝子を有する細菌の発光能発現の
保護までできることは記載されておらず、またスキムミ
ルクの凍結菌体に対する作用は全くの未知である。さら
に上記公報には、アンモニア酸化細菌の硝化活性の阻害
の有無または程度を簡便かつ迅速に検知することがで
き、しかも長期間保存することができるような凍結菌体
が得られることも記載されていない。
Japanese Patent Publication No. 5-503850 describes a microorganism culture in the form of dry solid particles containing a microorganism, an antioxidant, a monocarboxy α-amino acid and skim skim milk powder. However, in the above publication,
It is not described that the addition of skim milk to bacteria and cryopreservation can protect the luminescence of bacteria having a luciferase gene, and the effect of skim milk on frozen cells is completely unknown. Furthermore, the above-mentioned publication also discloses that frozen cells can be obtained that can easily and quickly detect the presence or degree of inhibition of the nitrification activity of ammonia-oxidizing bacteria and that can be stored for a long period of time. Absent.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、菌体
の保存性向上、取扱いの迅速化および簡便化を図ること
ができ、しかも生物発光活性を長期間維持することがで
きるアンモニア酸化細菌の凍結菌体の調製方法を提案す
ることである。本発明の他の課題は、菌体の保存性向
上、取扱いの迅速化および簡便化を図ることができ、し
かも生物発光活性を長期間維持したアンモニア酸化細菌
の凍結菌体を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ammonia-oxidizing bacterium capable of improving the preservability of cells, speeding up and simplifying handling, and maintaining bioluminescence activity for a long period of time. Of the present invention is to propose a method for preparing frozen cells. Another object of the present invention is to provide a frozen ammonia-oxidizing bacterial cell which can improve the preservability of the cell, speed up and simplify the handling thereof, and maintain the bioluminescence activity for a long period of time. .

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、次のアンモニ
ア酸化細菌の凍結菌体の調製方法および凍結菌体であ
る。 (1)ルシフェラーゼ遺伝子を有するアンモニア酸化細
菌を凍結するに際し、前記アンモニア酸化細菌の生物発
光能力を保護し、かつ硝化阻害物質に対する応答能力を
保護する蛋白質を含む保護剤を共存させるアンモニア酸
化細菌の凍結菌体の調製方法。 (2)保護剤がアルブミン、グロブリンおよびスキムミ
ルクからなる群から選ばれる少なくとも1種である上記
(1)記載の方法。 (3)ルシフェラーゼ遺伝子を有するアンモニア酸化細
菌を、このアンモニア酸化細菌の生物発光能力を保護
し、かつ硝化阻害物質に対する応答能力を保護する蛋白
質を含む保護剤を共存させて凍結させてなるアンモニア
酸化細菌の凍結菌体。
The present invention relates to the following method for preparing frozen cells of ammonia-oxidizing bacteria and the frozen cells. (1) Freezing of an ammonia-oxidizing bacterium in which an ammonia-oxidizing bacterium having a luciferase gene is frozen in the presence of a protective agent containing a protein that protects the bioluminescence ability of the ammonia-oxidizing bacterium and protects the response ability to a nitrification inhibitor A method for preparing cells. (2) The method according to the above (1), wherein the protective agent is at least one selected from the group consisting of albumin, globulin and skim milk. (3) An ammonia-oxidizing bacterium obtained by freezing an ammonia-oxidizing bacterium having a luciferase gene in the presence of a protective agent containing a protein that protects the bioluminescence ability of the ammonia-oxidizing bacterium and protects the response ability to a nitrification inhibitor. Frozen cells.

【0018】本発明において凍結菌体の調製に供するア
ンモニア酸化細菌はルシフェラーゼ遺伝子を細胞内に内
在し、生物発光能を有する菌体であれば特に制限され
ず、ルシフェラーゼ遺伝子を本来的に有している菌体で
あってもよいし、ルシフェラーゼ遺伝子が導入された組
換え体であってもよいが、組換え体が好ましい。本発明
において特に好ましく使用できる菌体としては、アンモ
ニア酸化細菌にルシフェラーゼ遺伝子を導入して形質転
換されたアンモニア酸化細菌組換え体が好ましい。
In the present invention, the ammonia-oxidizing bacterium used for the preparation of frozen cells is not particularly limited as long as it has a luciferase gene in the cell and has bioluminescence ability. Or a recombinant into which the luciferase gene has been introduced, but a recombinant is preferred. As a cell that can be particularly preferably used in the present invention, a recombinant ammonia-oxidizing bacterium transformed by introducing a luciferase gene into an ammonia-oxidizing bacterium is preferable.

【0019】上記組換え体の宿主として使用するアンモ
ニア酸化細菌はアンモニアを酸化して亜硝酸を生成し、
このとき得られるエネルギーを用いて二酸化炭素の同化
を行う独立栄養細菌であり、具体的にはニトロソモナス
Nitrosomonas)属細菌、ニトロソスピラ(Nitrosospi
ra)属細菌、ニトロソビブリオ(Nitrosovibrio)属細
菌などがあげられる。さらに具体的にはNitrosomonas e
uropaea IFO14298株などがあげられる。これらのアンモ
ニア酸化細菌はATCC(American Type CultureCollectio
n)、IFO(Institute for Fermentation, Osaka)など
の公的微生物保存機関から入手可能であり、これらの機
関から分譲されたものを使用することができる。また硝
化脱窒処理系の生物汚泥等から分離したニトロソモナス
属細菌などを使用することもできる。
The ammonia-oxidizing bacterium used as a host of the above recombinants oxidizes ammonia to produce nitrite,
It is an autotrophic bacterium that assimilates carbon dioxide using the energy obtained at this time, and specifically, bacteria of the genus Nitrosomonas and Nitrosospi
ra ) bacteria, Nitrosovibrio bacteria and the like. More specifically, Nitrosomonas e
uropaea IFO14298 strain and the like. These ammonia oxidizing bacteria are ATCC (American Type CultureCollectio)
n) and can be obtained from public microbial preservation institutions such as the IFO (Institute for Fermentation, Osaka), and those obtained from these institutions can be used. Nitrosomonas bacteria and the like separated from biological sludge of a nitrification and denitrification treatment system can also be used.

【0020】ルシフェラーゼ遺伝子を導入して形質転換
するアンモニア酸化細菌としては、自然環境中で増殖が
制限されるアンモニア酸化細菌を使用することもでき
る。例えば、増殖の制限に関与する遺伝子の機能が失活
することによって人工的に保護された培養条件下では生
育できるが、それ以外の環境条件下では生育能力を欠く
か、または野生株と比較して生育能力が著しく低下した
アンモニア酸化細菌を使用することができる。
As the ammonia-oxidizing bacterium to be transformed by introducing the luciferase gene, an ammonia-oxidizing bacterium whose growth in the natural environment is restricted can also be used. For example, it can grow under artificially protected culture conditions due to the inactivation of the function of a gene involved in the restriction of growth, but lacks the growth ability under other environmental conditions or has a higher ability than wild-type strains. Ammonia-oxidizing bacteria whose growth capacity has been significantly reduced can be used.

【0021】ルシフェラーゼ遺伝子が導入されたアンモ
ニア酸化細菌を、排水処理プラントにおけるアンモニア
酸化細菌の硝化活性阻害などを検知するために利用する
場合には、自然環境中で増殖が制限されるアンモニア酸
化細菌を用いることにより、外部環境(自然環境)中で
増殖が制限されることが期待され、生物学的封じ込めの
観点からも安全性の向上を図ることができる。
When the ammonia oxidizing bacterium into which the luciferase gene has been introduced is used to detect inhibition of the nitrification activity of the ammonia oxidizing bacterium in a wastewater treatment plant, the ammonia oxidizing bacterium whose growth is restricted in a natural environment is used. By using the compound, it is expected that growth in the external environment (natural environment) is restricted, and safety can be improved from the viewpoint of biological containment.

【0022】前記増殖関与する遺伝子としては、微生物
が生育に必要な栄養素を無機物または前駆体から合成す
るために必要な酵素をコードする遺伝子;紫外線照射を
受けた際にDNAの損傷修復に作用する遺伝子;これらの
遺伝子の発現を制御する調節遺伝子やプロモーター等の
発現制御領域などがあげられる。自然環境中で増殖が制
限されるアンモニア酸化細菌としては、栄養素の添加時
および無添加時における生育の違いによって比較的簡単
に表現型を区別できることから、栄養素を合成するため
に必要な酵素をコードする遺伝子が失活したアンモニア
酸化細菌が好ましい。
The gene involved in growth is a gene encoding an enzyme necessary for a microorganism to synthesize a nutrient necessary for growth from an inorganic substance or a precursor; and acts on DNA damage repair when irradiated with ultraviolet rays. Genes: regulatory genes that control the expression of these genes and expression control regions such as promoters. As an ammonia-oxidizing bacterium whose growth is restricted in the natural environment, the phenotype can be relatively easily distinguished by the difference in growth between when a nutrient is added and when it is not added. Preferred is an ammonia-oxidizing bacterium having a deactivated gene.

【0023】微生物の生育に必要な栄養素としては、ト
リプトファン、アスパラギン酸等のタンパク質の構成成
分であるアミノ酸;アデニン、グアニン等の核酸の構成
成分となるプリン・ピリミジン類;チアミン(ビタミン
1)、パントテン酸等のビタミン類などが例としてあ
げられる。機能が失活した遺伝子の具体的なものとして
は、例えばチアミンシンセターゼ(thiamine synthetas
e)遺伝子、トリプトファンシンセターゼ(tryptophan
synthetase)遺伝子などがあげられる。失活は、塩基置
換、塩基挿入、欠失等の方法により行うことができる。
The nutrients necessary for the growth of microorganisms include amino acids which are components of proteins such as tryptophan and aspartic acid; purines and pyrimidines which are components of nucleic acids such as adenine and guanine; thiamine (vitamin B 1 ); Examples thereof include vitamins such as pantothenic acid. Specific examples of genes whose functions have been inactivated include, for example, thiamine synthetase (thiamine synthetase).
e) Gene, tryptophan synthetase
synthetase) gene. Inactivation can be performed by a method such as base substitution, base insertion, or deletion.

【0024】アンモニア酸化細菌から増殖の制限に関与
する遺伝子をクローン化するには、次に示すような方法
が用いられる。すなわち、まずアンモニア酸化細菌染色
体DNAを市販されている適当な制限酵素で部分的または
完全に消化したのち、得られた消化DNA断片を大腸菌、
酵母等の宿主微生物内で自立的に複製できるクローニン
グベクター、例えばpUC19、pBR322、YEp24等のプラスミ
ドに連結する。次にこの組換えDNA分子を用いて宿主細
胞の形質転換を行い、アンモニア酸化細菌染色体DNA由
来のさまざまなDNA断片を内在する形質転換体によって
構成される遺伝子ライブラリーを構築する。
The following method is used to clone genes involved in the restriction of growth from ammonia-oxidizing bacteria. That is, first, the ammonia-oxidizing bacterial chromosomal DNA is partially or completely digested with an appropriate commercially available restriction enzyme, and the obtained digested DNA fragment is used for E. coli,
It is ligated to a cloning vector capable of autonomous replication in a host microorganism such as yeast, for example, a plasmid such as pUC19, pBR322, or YEp24. Next, host cells are transformed with the recombinant DNA molecule to construct a gene library comprising transformants containing various DNA fragments derived from chromosomal DNA of ammonia-oxidizing bacteria.

【0025】遺伝子ライブラリーから、増殖の制限に関
与する遺伝子を含む形質転換体をスクリーニングするに
は、さまざまな公知の手法が用いられる。例えば、 1)異種生物の該当遺伝子と相補性を持つDNA断片をプ
ローブとし、ハイブリダイゼーション等の手法によって
スクリーニングする方法 2)アンモニア酸化細菌の該当遺伝子産物を精製し、そ
の部分的アミノ酸配列に相当する遺伝子暗号を基にした
合成遺伝子をプローブとし、ハイブリダイゼーション等
の手法によってスクリーニングする方法 3)精製された該当遺伝子産物の抗体を作製し、形質転
換体が産生する外来蛋白質に対する抗原抗体反応でスク
リーニングする方法 4)該当遺伝子欠損変異株として表現型を示す微生物を
宿主とし、その形質を相補できる遺伝子をスクリーニン
グする方法などがあげられる。
To screen a transformant containing a gene involved in growth restriction from a gene library, various known techniques are used. For example, 1) a method of screening by a technique such as hybridization using a DNA fragment complementary to the relevant gene of a heterologous organism as a probe 2) Purifying the relevant gene product of an ammonia-oxidizing bacterium and corresponding to a partial amino acid sequence thereof Screening by a technique such as hybridization using a synthetic gene based on the genetic code as a probe 3) Producing an antibody of the purified relevant gene product and screening by an antigen-antibody reaction against a foreign protein produced by the transformant Method 4) A method of screening for a gene capable of complementing the trait using a microorganism showing a phenotype as a host as the relevant gene-deficient mutant.

【0026】一般に、増殖の制限に関与する遺伝子の多
くは真核、原核を問わず広範囲の生物において存在が知
られており、蛋白質の一次構造および機能は生物種間を
越えて高度に保存されていることから、既に塩基配列の
決定されている異種生物の相同遺伝子をDNAプローブと
して利用する上記1)の方法が簡便であり適している。
また、大腸菌、酵母等の遺伝子組換え実験に多用される
宿主微生物では、これまでに多くの変異株が分離されて
おり、このような微生物を入手できればその表現形質を
指標として相補性を用いる上記4)の方法も簡便であ
る。
In general, many genes involved in growth restriction are known to exist in a wide range of organisms, both eukaryotic and prokaryotic, and the primary structure and function of proteins are highly conserved across species. Therefore, the method 1) above, which uses a homologous gene of a heterologous organism whose base sequence has already been determined as a DNA probe, is simple and suitable.
Also, in host microorganisms frequently used in genetic recombination experiments such as Escherichia coli and yeast, many mutants have been isolated so far, and if such microorganisms are available, the complementation using the phenotypic trait as an index is described above. The method 4) is also simple.

【0027】このようにしてスクリーニングされたDNA
断片は、大腸菌、酵母等の宿主微生物を用いて増幅でき
る。また、PCR(ポリメラーゼ連鎖反応)等により、試
験管内で増幅することもできる。増幅されたDNA断片を
用いて制限酵素地図を作成し、遺伝子構造を特定するこ
とができる。さらに、サンガー法など公知の方法を用い
て塩基配列を決定し、増殖の制限に関与する遺伝子と推
定されるオープンリーディングフレームを特定すること
ができる。特定されたオープンリーディングフレームが
増殖の制限に関与する遺伝子であるかどうかは、例えば
コードされるペプチドの一次構造と異種生物由来の該当
蛋白質との相同性、またはコードされるペプチドの一次
構造と精製されたタンパク質の部分アミノ酸配列との相
同性を調べることによって確認することができる。
The DNA screened in this way
The fragment can be amplified using host microorganisms such as Escherichia coli and yeast. Amplification can also be performed in a test tube by PCR (polymerase chain reaction) or the like. Using the amplified DNA fragment, a restriction enzyme map can be created to identify the gene structure. Furthermore, the nucleotide sequence is determined using a known method such as the Sanger method, and an open reading frame presumed to be a gene involved in the restriction of proliferation can be identified. Whether the identified open reading frame is a gene involved in growth restriction is determined, for example, by homology between the primary structure of the encoded peptide and the protein of interest from a heterologous organism, or the primary structure and purification of the encoded peptide. It can be confirmed by examining the homology with the partial amino acid sequence of the selected protein.

【0028】クローニングした遺伝子断片は、塩基置
換、塩基挿入、欠失等によって変異を与えることがで
き、遺伝子の機能を人為的に失活させた機能失活遺伝子
を得ることができる。例えば、コードされるタンパク質
の触媒作用(酵素活性)を失活させたり、遺伝子のプロ
モーター活性を失活させたりすることができる。機能の
失活した機能失活遺伝子を得る具体的な方法としては、 5)クローニングした遺伝子断片を生体内または試験管
内で紫外線または変異原物質で変異処理を行い、該当箇
所を変異させる方法 6)公知の部位特異的変異法によって該当箇所に変異を
生じさせる方法 7)クローニングした遺伝子断片を制限酵素等のDNA分
解酵素で切断し、切断点に挿入および/または欠失を施
した後、再度連結する方法 8)目的遺伝子の配列をもとに変異遺伝子(機能失活遺
伝子)を合成する方法などがあげられる。
The cloned gene fragment can be mutated by base substitution, base insertion, deletion, or the like, and a function-inactivated gene in which the function of the gene has been artificially inactivated can be obtained. For example, the catalytic activity (enzyme activity) of the encoded protein can be inactivated, and the promoter activity of the gene can be inactivated. As a specific method for obtaining a function-inactivated gene whose function has been inactivated, 5) a method in which a cloned gene fragment is subjected to a mutation treatment in a living body or a test tube with an ultraviolet ray or a mutagen, and the relevant portion is mutated 6). A method of causing a mutation at a corresponding site by a known site-specific mutagenesis method 7) Cleaving the cloned gene fragment with a DNA degrading enzyme such as a restriction enzyme, inserting and / or deleting the cleavage point, and religating 8) A method of synthesizing a mutant gene (function-inactivating gene) based on the sequence of the target gene.

【0029】上記のような方法で得られた機能失活遺伝
子を、元のアンモニア酸化細菌の染色体DNA上の正常な
遺伝子と交換することにより、自然環境中で増殖が制限
されるアンモニア酸化細菌を作製することができる。遺
伝子を交換するには、機能失活遺伝子断片をアンモニア
酸化細菌中に導入し、相同的領域で生体内相同的組換え
を生じさせることにより行うことができる。そして、機
能失活遺伝子の形質を持った組換え体を選別することに
より、自然環境中で増殖が制限されるアンモニア酸化細
菌を得ることができる。
By exchanging the function-inactivated gene obtained by the above method with a normal gene on the chromosomal DNA of the original ammonia-oxidizing bacterium, the ammonia-oxidizing bacterium whose growth is restricted in the natural environment is reduced. Can be made. The gene can be exchanged by introducing a functionally inactivated gene fragment into an ammonia-oxidizing bacterium and causing in vivo homologous recombination in a homologous region. Then, by selecting a recombinant having a trait of a function-inactivating gene, an ammonia-oxidizing bacterium whose growth is restricted in a natural environment can be obtained.

【0030】アンモニア酸化細菌中に導入する際の遺伝
子の形態としては、機能失活遺伝子をコードするDNA断
片、またはこのDNA断片をファージ、プラスミド等のベ
クターに連結した状態で用いることができる。このと
き、ベクターはアンモニア酸化細菌内で自律的複製がで
きないものか、または制限酵素等で消化し複製能力を欠
如したものであることが望ましい。これらの機能失活遺
伝子は、エレクトロポレーション、接合伝達等の公知の
方法を用いてアンモニア酸化細菌に導入することができ
る。
As a form of the gene to be introduced into the ammonia-oxidizing bacterium, a DNA fragment encoding a function-inactivating gene or a DNA fragment ligated to a vector such as a phage or a plasmid can be used. At this time, it is desirable that the vector cannot replicate autonomously in the ammonia-oxidizing bacterium or lacks replication ability by being digested with a restriction enzyme or the like. These inactivated genes can be introduced into ammonia-oxidizing bacteria using known methods such as electroporation and conjugation transfer.

【0031】遺伝子を導入された細胞の一部は、導入し
た機能失活遺伝子と染色体DNA上の正常な遺伝子との相
同的な領域の間で組換えが生じ、機能失活遺伝子が染色
体上に存在する形質となる。このような形質を持つ形質
転換体を選び出すことによって自然環境中で増殖が制限
されるアンモニア酸化細菌変異株を獲得することができ
る。選択作業を容易にするためには、薬剤耐性遺伝子等
のマーカー遺伝子を含むベクターや機能失活遺伝子を用
いて形質転換を行うことによって可能となる。得られた
形質転換体の遺伝子形態を確認するためには、該当領域
の長さをPCR法やサザンブロッティング等の公知の方法
で調べたり、再度クローニングを行い、塩基配列を調べ
ることによって確認することができる。
In some of the cells into which the gene has been introduced, recombination occurs between a homologous region of the introduced gene and the normal gene on the chromosomal DNA, and the gene is lost on the chromosome. It is an existing trait. By selecting a transformant having such a trait, an ammonia-oxidizing bacterium mutant whose growth is restricted in the natural environment can be obtained. In order to facilitate the selection operation, it is possible to carry out transformation using a vector containing a marker gene such as a drug resistance gene or a function-inactivating gene. In order to confirm the gene form of the obtained transformant, the length of the relevant region should be checked by a known method such as PCR or Southern blotting, or by cloning again and checking the nucleotide sequence. Can be.

【0032】アンモニア酸化細菌は、その生育に必要な
全てのエネルギーをアンモニアの酸化反応によって得
る。アンモニア酸化に始まる一連の酸化反応は、硝化酵
素、すなわちアンモニアモノオキシゲナーゼ(AMO)
とヒドロキシルアミンオキシドリダクターゼによって触
媒される。アンモニアモノオキシゲナーゼは下記反応式
(3)で示される反応を触媒する。
Ammonia-oxidizing bacteria obtain all the energy required for their growth through the oxidation reaction of ammonia. A series of oxidation reactions starting with ammonia oxidation is performed by a nitrifying enzyme, namely, ammonia monooxygenase (AMO).
And catalyzed by hydroxylamine oxidoreductase. Ammonia monooxygenase catalyzes a reaction represented by the following reaction formula (3).

【化2】 NH3 + O2 + 2H+ + 2e- → NH2OH + H2O …(3) またヒドロキシルアミンオキシドリダクターゼは下記反
応式(4)で示される反応を触媒する。
Embedded image NH 3 + O 2 + 2H + + 2e → NH 2 OH + H 2 O (3) Hydroxylamine oxidoreductase catalyzes a reaction represented by the following reaction formula (4).

【化3】 NH2OH + H2O → NO2 - + 5H+ + 4e- …(4)[Formula 3] NH 2 OH + H 2 O → NO 2 - + 5H + + 4e - ... (4)

【0033】後者の反応がエネルギー生成反応であり、
アンモニア1分子あたり4個の電子が生成する。電子は
チトクロムC554に受け渡された後、未同定の電子受容
体に受け渡される。このうち、およそ半分が電子伝達系
に渡りATP生成に利用される。残りの半分はアンモニア
モノオキシゲナーゼによる酸化反応のための還元力とし
て利用される。また、微量の電子がNADまたはNADPの還
元に利用される。
The latter reaction is an energy generation reaction,
Four electrons are generated per ammonia molecule. The electrons are passed to cytochrome C 554 and then to an unidentified electron acceptor. About half of this is used for ATP generation across the electron transport system. The other half is used as reducing power for the oxidation reaction by ammonia monooxygenase. Also, a small amount of electrons are used for the reduction of NAD or NADP.

【0034】これらの硝化酵素は、アンモニア酸化細菌
の生育にとって中心的役割を演ずる酵素群であるにもか
かわらず、極めて低濃度の化学物質やpH変化等の物理
的要因によって容易に失活する。特にアンモニアモノオ
キシゲナーゼは感受性が高く、硝化阻害の主原因とされ
ている。
Although these nitrifying enzymes are a group of enzymes that play a central role in the growth of ammonia-oxidizing bacteria, they are easily inactivated by physical factors such as extremely low concentrations of chemical substances and pH changes. In particular, ammonia monooxygenase has high sensitivity and is considered to be a main cause of nitrification inhibition.

【0035】ルシフェラーゼは酸化反応を触媒し、生物
発光を引き起こす発光酵素であり、大別して蛍等の動物
細胞由来のものと、Vibrio属細菌等の発光性細菌由来の
ものとが存在する。前者は前記反応式(1)、後者は前
記反応式(2)で示される酸化反応を触媒することによ
って光を発する。
Luciferase is a luminescent enzyme that catalyzes an oxidation reaction to cause bioluminescence, and is roughly classified into those derived from animal cells such as fireflies and those derived from luminescent bacteria such as bacteria of the genus Vibrio . The former emits light by catalyzing the oxidation reaction represented by the above reaction formula (1) and the latter by the above reaction formula (2).

【0036】細菌ルシフェラーゼ反応において、FMNH2
は細胞内に存在するFMN還元酵素の反応によってNADHま
たはNADPHから生成するものであり、一定量のルシフェ
ラーゼおよびFMN還元酵素が存在する場合、発光の強度
はNADHおよびNADPHの濃度に依存する。アンモニア酸化
細菌において、NADHはヒドロキシルアミンオキシドリダ
クターゼによって生成した還元力のおよそ1/40を利
用して生成される。従って、硝化阻害物質によってアン
モニア酸化細菌のアンモニアモノオキシゲナーゼまたは
ヒドロキシルアミンオキシドリダクターゼが阻害された
場合、アンモニア酸化反応に始まる一連の酸化反応が停
止し、NADH濃度の急激な低下が起きる。このため、細胞
内のNADHの濃度を、生物発光の程度を指標としてモニタ
リングすることで、硝化阻害の強度を測定することが可
能である。動物細胞ルシフェラーゼにおいても、硝化阻
害物質によってアンモニア酸化酵素が阻害された場合、
還元物質の生成が停止し、ATP濃度の急激な低下が起こ
る。このため、細胞内のATPの濃度を、生物発光の程度
を指標としてモニタリングすることで、硝化阻害の強度
を測定することが可能である。
In the bacterial luciferase reaction, FMNH 2
Is generated from NADH or NADPH by the reaction of FMN reductase present in the cell. When a certain amount of luciferase and FMN reductase is present, the intensity of luminescence depends on the concentrations of NADH and NADPH. In ammonia oxidizing bacteria, NADH is produced using approximately 1/40 of the reducing power generated by hydroxylamine oxidoreductase. Therefore, when the ammonia monooxygenase or hydroxylamine oxidoreductase of the ammonia-oxidizing bacteria is inhibited by the nitrification inhibitor, a series of oxidation reactions starting from the ammonia oxidation reaction is stopped, and the NADH concentration sharply decreases. Therefore, by monitoring the concentration of NADH in cells using the degree of bioluminescence as an index, it is possible to measure the intensity of nitrification inhibition. Even in animal cell luciferase, when the ammonia oxidase is inhibited by a nitrification inhibitor,
Production of reducing substances stops, causing a sharp drop in ATP concentration. Therefore, by monitoring the concentration of ATP in cells using the degree of bioluminescence as an index, it is possible to measure the intensity of nitrification inhibition.

【0037】前記アンモニア酸化細菌に導入されるルシ
フェラーゼ遺伝子は、前記のように酸化反応によって生
物発光を引き起こすルシフェラーゼ蛋白質をコードする
遺伝子であり、先に述べたように蛍等の動物細胞や、ビ
ブリオ(Vibrio)属等の発光性細菌など、種々の生物細
胞を起源とするものが使用できるが、細胞培養が容易で
あることや通常の微生物細胞内には存在しない基質(ル
シフェリン)を必要としないことから、ビブリオ(Vibr
io)属、フォトバクテリウム(Photobactrerium)属等
の細菌細胞由来のルシフェラーゼ遺伝子を使用すること
が望ましい。ルシフェラーゼ遺伝子の具体的なものとし
ては、luxAB等のlux遺伝子群およびこれらの遺伝子群を
含むDNA断片などがあげられる。いくつかの細菌由来の
ルシフェラーゼ遺伝子の塩基配列は公知になっており、
このような遺伝子としてはP. leiognathi PL741株由来
luxAB遺伝子(参考文献:J. Biolumin. Chemilumin.,
4,326-341(1989))、V. harveyi ATCC33843株由来のlu
xAB遺伝子(参考文献:J.Biol. Chem., 260, 6139-6146
(1985)、J. Biol. Chem., 261, 4805-4811(1986))など
があげられる。ビブリオ(Vibrio)属、フォトバクテリ
ウム(Photobactrerium)属等の微生物は、自然界から
分離して使用することも可能であるが、ATCC、IFOなど
の公的微生物保存機関から入手したものを使用すること
もできる。
The luciferase gene introduced into the ammonia-oxidizing bacterium is a gene encoding a luciferase protein that causes bioluminescence by an oxidation reaction, as described above. As described above, animal cells such as fireflies and vibrio ( Vibrio ) Light-emitting bacteria of the genus such as genus can be used, but those that originate from various biological cells can be used, but cell culture is easy and there is no need for a substrate (luciferin) that does not exist in normal microbial cells. from, Vibrio (Vibr
It is preferable to use a luciferase gene derived from a bacterial cell of the genus io ) or the genus Photobactrerium . Specific examples of the luciferase gene include lux genes such as luxAB, and DNA fragments containing these genes. The nucleotide sequences of luciferase genes from several bacteria are known,
As such a gene, the luxAB gene derived from P. leiognathi PL741 strain (Reference: J. Biolumin. Chemilumin. ,
4,326-341 (1989)), lu from V. harveyi ATCC33843 strain.
xAB gene (Reference: J. Biol. Chem. , 260, 6139-6146
(1985), J. Biol. Chem. , 261, 4805-4811 (1986)). Microorganisms such as the genus Vibrio and Photobactrerium can be separated from nature and used, but those obtained from public microbial preservation institutions such as ATCC and IFO must be used. Can also.

【0038】ルシフェラーゼ遺伝子は前記生物細胞から
抽出・精製したDNAより、公知の方法に基づいてクロー
ニングすることができる。例えば、大腸菌等の比較的扱
いやすい細菌細胞を宿主とし、プラスミド等をベクター
とした宿主−ベクター系を用いて遺伝子ライブラリーを
構築し、ルシフェラーゼ蛋白質のアミノ酸配列に対応す
るDNAプローブや、形質転換体の形質発現等を利用して
目的遺伝子を含む形質転換体をスクリーニングすること
が可能である。より簡便には、目的とするルシフェラー
ゼ蛋白質のアミノ酸配列や、既に蛋白質の一次構造が明
らかになっている異種ルシフェラーゼ間において高度に
保存されているアミノ酸領域に対応するDNA配列を用い
て、PCR(Polymerase Chain Reaction)を用いてクロー
ニングすることができる。
The luciferase gene can be cloned from DNA extracted and purified from the above-mentioned biological cells by a known method. For example, using a relatively easy-to-handle bacterial cell such as E. coli as a host, a gene library is constructed using a host-vector system using a plasmid or the like as a vector, a DNA probe corresponding to the amino acid sequence of a luciferase protein, a transformant, It is possible to screen for a transformant containing the target gene by utilizing the expression of the above-mentioned expression. More simply, PCR (Polymerase) is performed using the amino acid sequence of the target luciferase protein or a DNA sequence corresponding to an amino acid region highly conserved among heterologous luciferases whose primary structure has already been elucidated. It can be cloned using Chain Reaction).

【0039】ルシフェラーゼ遺伝子の上流にはルシフェ
ラーゼ遺伝子をアンモニア酸化細菌内で発現させるため
のプロモーター領域が必要である。このようなプロモー
ター領域には、アンモニア酸化細菌由来のRNAポリメラ
ーゼで認識される転写開始領域が含まれている必要があ
る。アンモニア酸化細菌由来のRNAポリメラーゼにおけ
る共通認識配列はこれまでに報告されていないことか
ら、アンモニア酸化細菌内で発現させるためのプロモー
ター領域としては、アンモニア酸化細菌の既知遺伝子由
来の構造と機能が明らかになっているプロモーター、ま
たはプロモーターの存在が推測される既知遺伝子の5’
側上流領域が利用しやすい。具体的には、N. europaea
由来のヒドロキシルアミンオキシドリダクターゼ遺伝子
hao)プロモーター(参考文献:J. Bacteriol., 176,
3148-3153 (1994))、N. europaea由来の機能不明のプ
ロモーター(参考文献:FEMS Microbiol. Lett., 137,
9-12(1996))、およびこのプロモーターを含むDNA断片
などが利用できる。また異種生物由来のプロモーター領
域も、アンモニア酸化細菌内において機能するものであ
れば使用することができる。
Upstream of the luciferase gene, a promoter region for expressing the luciferase gene in ammonia-oxidizing bacteria is required. Such a promoter region needs to contain a transcription initiation region recognized by an RNA polymerase derived from an ammonia-oxidizing bacterium. Since no common recognition sequence has been reported for RNA polymerases derived from ammonia-oxidizing bacteria, the structure and function of known promoters of ammonia-oxidizing bacteria have been clarified as promoter regions for expression in ammonia-oxidizing bacteria. 5 'of a known promoter or a known gene for which the presence of a promoter is presumed
Side upstream area is easy to use. Specifically, N. europaea
Derived hydroxylamine oxidoreductase gene ( hao ) promoter (Reference: J. Bacteriol. , 176,
3148-3153 (1994)), a promoter of unknown function derived from N. europaea (Reference: FEMS Microbiol. Lett., 137,
9-12 (1996)), and DNA fragments containing this promoter. In addition, a promoter region derived from a heterologous organism can also be used as long as it functions in an ammonia-oxidizing bacterium.

【0040】このようなプロモーター領域の下流に前記
ルシフェラーゼ遺伝子を連結した融合遺伝子を、宿主ア
ンモニア酸化細菌に導入することによって目的とするア
ンモニア酸化細菌組換え体を得ることができる。融合遺
伝子は、プロモーター領域とルシフェラーゼ遺伝子とを
公知の方法により連結することにより得られる。また融
合遺伝子の導入は、宿主となるアンモニア酸化細菌内で
自律的に複製可能であるプラスミド、ファージ等のベク
ターを用いて、宿主内にサテライトDNAの形態として共
存させることができる。またトランスポゾン、相同的組
換え等の手法によって、目的融合遺伝子を宿主染色体内
にインテグレートした状態で導入させることもできる。
By introducing a fusion gene obtained by linking the luciferase gene downstream of such a promoter region into a host ammonia-oxidizing bacterium, a desired recombinant ammonia-oxidizing bacterium can be obtained. The fusion gene can be obtained by ligating the promoter region and the luciferase gene by a known method. In addition, the fusion gene can be introduced into the host in the form of satellite DNA by using a vector such as a plasmid or a phage that is autonomously replicable in the ammonia-oxidizing bacterium serving as the host. Further, the target fusion gene can be introduced in a state integrated into the host chromosome by a technique such as transposon or homologous recombination.

【0041】上記のようにして得られたアンモニア酸化
細菌組換え体は培養によって増殖させることができる。
培養は組換え体に適した条件で行うのが好ましく、例え
ば20〜30℃の温度管理下で、アンモニア酸化細菌の
培養に一般的に使用される栄養培地を用いて増殖させる
ことができる。上記栄養培地としては、塩化アンモニウ
ム、硫酸アンモニウム等のアンモニウム塩および生育に
必要な無機塩類を含む無機培地、例えばP培地(Lewis,
R. F. & Pramer, D., J. Bacteriol., 76, 524-528(19
58))などを用いて行うのが好ましい。培養中のpH
は、アンモニア酸化細菌の増殖に伴って生成される亜硝
酸によって次第に低下するので、NaOH等のアルカリ
性水溶液を適時添加することによってpH7.5〜8に
維持することが好ましい。培養中は紫外線および可視光
線の照射を防ぐために、暗所で培養することが好まし
い。培地は液体培地でも固体培地でもよいが、液体培地
が好ましい。プラスミドを含むアンモニア酸化細菌組換
え体の場合は、プラスミドを安定させるのに必要な適量
の抗生物質等を添加するのが好ましい。
The recombinant ammonia-oxidizing bacteria obtained as described above can be grown by culture.
The cultivation is preferably carried out under conditions suitable for the recombinant. For example, the cultivation can be carried out using a nutrient medium generally used for culturing ammonia-oxidizing bacteria under a temperature control of 20 to 30 ° C. As the nutrient medium, an inorganic medium containing ammonium salts such as ammonium chloride and ammonium sulfate and inorganic salts necessary for growth, for example, a P medium (Lewis,
RF & Pramer, D., J. Bacteriol., 76, 524-528 (19
58)) and the like. PH during culture
Is gradually reduced by nitrous acid generated along with the growth of ammonia-oxidizing bacteria. Therefore, the pH is preferably maintained at 7.5 to 8 by appropriately adding an alkaline aqueous solution such as NaOH. During the culture, the culture is preferably performed in a dark place to prevent irradiation with ultraviolet light and visible light. The medium may be a liquid medium or a solid medium, but a liquid medium is preferred. In the case of a recombinant ammonia-oxidizing bacterium containing a plasmid, it is preferable to add an appropriate amount of an antibiotic or the like necessary for stabilizing the plasmid.

【0042】上記のような方法により増殖させたアンモ
ニア酸化細菌組換え体の菌体は、遠心分離法、膜濃縮法
によって集菌することができる。集菌時の温度条件は0
〜4℃の低温下で操作することが好ましい。集菌時の細
胞の状態は、最大増殖速度で分裂中の対数増殖期の細胞
であることが好ましい。初発の植菌量にもよるが、通常
3〜7日間の培養時間で対数増殖期に達する。例えば、
P培地を用いて培養した場合、対数増殖期において、菌
体濃度は1×106〜1×107cells/mlとな
り、培養液の亜硝酸濃度はおよそ1〜10mMに達す
る。
The cells of the recombinant ammonia-oxidizing bacteria grown by the above method can be collected by centrifugation or membrane concentration. Temperature condition at the time of collecting bacteria is 0
It is preferred to operate at low temperatures of ~ 4 ° C. The state of the cells at the time of collection is preferably a cell in a logarithmic growth phase that is dividing at the maximum growth rate. Although it depends on the initial inoculum, the logarithmic growth phase is usually reached in a culture time of 3 to 7 days. For example,
In the case of culturing using the P medium, in the logarithmic growth phase, the bacterial cell concentration is 1 × 10 6 to 1 × 10 7 cells / ml, and the nitrite concentration of the culture solution reaches approximately 1 to 10 mM.

【0043】本発明の方法は、上記のような方法により
培養、集菌されたアンモニア酸化細菌組換え体などのル
シフェラーゼ遺伝子を有するアンモニア酸化細菌を凍結
するに際し、蛋白質を含む保護剤を共存させる方法であ
る。凍結の処理自体は公知の方法により行うことがで
き、通常菌体を滅菌水等の水;リン酸緩衝液等の緩衝
液;生理食塩水などの水性媒体に懸濁した懸濁液を凍結
する。
The method of the present invention is a method for coexisting a protein-containing protective agent when freezing ammonia-oxidizing bacteria having a luciferase gene such as recombinant ammonia-oxidizing bacteria cultured and collected by the above method. It is. The freezing process itself can be performed by a known method, and usually a suspension in which cells are suspended in water such as sterilized water; a buffer such as a phosphate buffer; or an aqueous medium such as a physiological saline is frozen. .

【0044】アンモニア酸化細菌を凍結する際に共存さ
せる保護剤は、アンモニア酸化細菌の菌体細胞および生
物活性、特に生物発光能力を保護するための保護剤であ
り、アンモニア酸化細菌の生物発光能力を保護し、かつ
硝化阻害物質に対する応答能力を保護することができる
保護剤であって、蛋白質を含む保護剤である。このよう
な保護剤としては、アンモニア酸化細菌の懸濁液に可溶
であって、この菌体に害を及ぼさない蛋白質、またはこ
のような蛋白質を豊富に含む蛋白質混合物が使用でき
る。凍結に供するアンモニア酸化細菌の懸濁液中に共存
させる保護剤の濃度は1〜30%(w/v)、好ましく
は5〜20%(w/v)とするのが望ましい。
The protective agent coexisting when freezing the ammonia-oxidizing bacteria is a protective agent for protecting the cell and biological activity of the ammonia-oxidizing bacteria, particularly the bioluminescence ability. A protective agent that can protect and protect the response ability to a nitrification inhibitor, and is a protective agent containing a protein. As such a protective agent, a protein that is soluble in a suspension of ammonia-oxidizing bacteria and does not harm the cells, or a protein mixture rich in such proteins can be used. The concentration of the protective agent coexisting in the suspension of the ammonia-oxidizing bacteria to be frozen is desirably 1 to 30% (w / v), preferably 5 to 20% (w / v).

【0045】本発明で用いられる蛋白質を含む保護剤の
具体的なものとしては、牛血清アルブミンおよびγ−グ
ロブリンなどの水溶性の蛋白質;スキムミルクなど、蛋
白質を豊富に含む蛋白質混合物等があげられる。これら
の中では、牛血清アルブミンおよびスキムミルクが好ま
しい。保護剤は1種単独で使用することもできるし、2
種以上を組み合せて使用することもできる。
Specific examples of the protein-containing protective agent used in the present invention include water-soluble proteins such as bovine serum albumin and γ-globulin; and protein mixtures rich in proteins such as skim milk. Among these, bovine serum albumin and skim milk are preferred. The protective agent can be used alone, or 2
More than one species can be used in combination.

【0046】保護剤として使用する蛋白質として、バク
テリオシンのように菌体細胞に毒性を示すものや、リゾ
チームのように溶菌等の損傷を与える蛋白質は、菌体に
害を及ぼすので好ましくない。また、ゼラチン、ケラチ
ンのように水不溶性ないし難溶性の蛋白質は、生物発光
能力の保護剤としての効果が小さいので好ましくない。
As a protein used as a protective agent, a protein that is toxic to bacterial cells, such as bacteriocin, or a protein that causes damage such as lysis, such as lysozyme, is not preferred because it harms the bacterial cells. In addition, water-insoluble or poorly soluble proteins such as gelatin and keratin are not preferred because they have a small effect as a protective agent for bioluminescence ability.

【0047】凍結するに際しアンモニア酸化細菌を分散
させる媒体および保護剤を溶解する媒体としては、滅菌
水等の水;リン酸緩衝液等の緩衝液;生理食塩水などが
あげられる。
Examples of the medium for dispersing the ammonia-oxidizing bacteria and the medium for dissolving the protective agent upon freezing include water such as sterilized water; buffers such as a phosphate buffer; and physiological saline.

【0048】凍結に供するアンモニア酸化細菌の懸濁液
は、例えば次のような方法で調製することができる。 1)蛋白質を含む保護剤を溶解した溶液中に、前記方法
で集菌した菌体を添加して懸濁する。 2)前記方法で集菌した菌体を前記媒体に懸濁し、この
懸濁液に蛋白質を含む保護剤を添加して溶解する。
The suspension of ammonia-oxidizing bacteria to be frozen can be prepared, for example, by the following method. 1) The cells collected by the above method are added and suspended in a solution in which a protective agent containing a protein is dissolved. 2) The cells collected by the above method are suspended in the medium, and a protective agent containing a protein is added to the suspension and dissolved.

【0049】凍結に供する菌体懸濁液の菌体濃度は高く
維持されることが望ましく、600nmにおける吸光度
が0.5以上(約3×108cells/ml以上)で
あることが好ましい。また懸濁液のpHは7.5〜8に
維持することが望ましい。懸濁液の調製は0〜10℃、
好ましくは0〜4℃で行うのが望ましい。
The cell concentration of the cell suspension to be subjected to freezing is preferably maintained at a high level, and the absorbance at 600 nm is preferably 0.5 or more (about 3 × 10 8 cells / ml or more). It is desirable that the pH of the suspension is maintained at 7.5 to 8. Preparation of the suspension is 0-10 ° C,
Preferably, it is performed at 0 to 4 ° C.

【0050】調製された菌体懸濁液は、ガラス製または
プラスチック製の容器に小分けしたのち、液体窒素また
はドライアイスなどで冷却したメタノール等の冷媒中で
凍結することができる。
The prepared cell suspension can be subdivided into glass or plastic containers and then frozen in a refrigerant such as methanol cooled with liquid nitrogen or dry ice.

【0051】このようにしてアンモニア酸化細菌を凍結
することにより、最終的に復元された菌体懸濁液(凍結
菌体を復元した懸濁液)が、培養終了時(凍結前)の発
光活性を充分に維持し、かつ硝化阻害物質を添加した際
その生物発光の急速な減少が観察され、さらにこのよう
な特性が長期の保存期間中に失活することなく維持され
る凍結保存菌体を得ることができる。
By freezing the ammonia-oxidizing bacteria in this manner, the finally reconstituted cell suspension (suspension obtained by reconstituting the frozen cells) has a luminescence activity at the end of culture (before freezing). , And a rapid decrease in the bioluminescence is observed when a nitrification inhibitor is added, and furthermore, such a cryopreserved bacterial cell that maintains such properties without being inactivated during a long storage period. Obtainable.

【0052】本発明のアンモニア酸化細菌の凍結菌体
は、前記本発明の調製方法によりアンモニア酸化細菌を
凍結させてなる凍結菌体である。本発明の凍結菌体は、
最終的に復元された菌体懸濁液(凍結菌体を復元した懸
濁液)が、培養終了時(凍結前)の発光活性を充分に維
持し、かつ硝化阻害物質を添加した際その生物発光の急
速な減少が観察され、さらにこのような特性が長期の保
存期間中に失活することなく維持されている。
The frozen cells of the ammonia-oxidizing bacteria of the present invention are frozen cells obtained by freezing ammonia-oxidizing bacteria by the preparation method of the present invention. The frozen cells of the present invention,
The finally reconstituted cell suspension (suspension reconstituted from frozen cells) maintains sufficient luminescence activity at the end of culture (before freezing), and when the nitrification inhibitor is added, the organism A rapid decrease in luminescence is observed, and such properties are maintained without loss during prolonged storage.

【0053】本発明の方法により得られた凍結菌体また
は本発明の凍結菌体を保存する場合、−80〜−20℃
の温度範囲で保存するのが好ましい。
When the frozen cells obtained by the method of the present invention or the frozen cells of the present invention are stored, the cells may be stored at -80 to -20 ° C.
It is preferable to store in the above temperature range.

【0054】本発明の方法により調製され、凍結された
アンモニア酸化細菌組換え体(すなわち本発明の凍結菌
体)は、アンモニア酸化細菌の硝化活性阻害の測定に好
適に利用することができる。硝化活性阻害の測定を行う
には、本発明の凍結菌体を復元し、この復元液に硝化活
性阻害の有無の判定を行いたい試料を添加し、さらに培
養を継続させたのち、組換え体が示す発光強度を測定す
ることにより行うことができる。凍結菌体の復元は、例
えば室温または氷中で融解したのち、復元液を添加する
こにより行うことができる。また凍結菌体を復元液中で
融解させることにより、復元することもできる。
The recombinant ammonia-oxidizing bacterium prepared and frozen by the method of the present invention (ie, the frozen bacterial cell of the present invention) can be suitably used for measuring the inhibition of nitrification activity of the ammonia-oxidizing bacterium. In order to measure nitrification activity inhibition, the frozen cells of the present invention were reconstituted, a sample for which the presence or absence of nitrification activity inhibition was to be determined was added to the reconstituted solution, and further culturing was continued. Can be performed by measuring the emission intensity indicated by Reconstitution of the frozen cells can be performed, for example, by thawing at room temperature or on ice and then adding a reconstitution solution. Alternatively, the cells can be reconstituted by thawing the frozen cells in a reconstitution solution.

【0055】復元に使用する復元液は、基質となるアン
モニアまたはアンモニウム塩を含むものであることが好
ましく、復元後の懸濁液のpHが7.5〜8となるよう
に調製されることが望ましい。復元に使用する復元液の
具体的なものとしては、硫酸アンモニウムを含むリン酸
緩衝液などがあげられる。復元から測定までの時間は、
細胞が生物活性を取り戻すために必要な時間でよく、お
おむね5〜30分間が適当である。温度は20〜30℃
が好ましい。試料添加後の培養時間は、発光強度の変化
が観察される時間でよく、おおむね1分間〜1時間程度
が適当である。培養温度は20〜30℃が好ましい。
The reconstitution solution used for reconstitution preferably contains ammonia or ammonium salt as a substrate, and is desirably prepared so that the pH of the reconstituted suspension is 7.5 to 8. Specific examples of the reconstitution solution used for reconstitution include a phosphate buffer solution containing ammonium sulfate. The time from restoration to measurement is
The time required for the cells to regain biological activity may be sufficient, with approximately 5 to 30 minutes being appropriate. The temperature is 20-30 ° C
Is preferred. The culture time after the addition of the sample may be a time during which a change in luminescence intensity is observed, and is appropriately about 1 minute to 1 hour. The culture temperature is preferably 20 to 30C.

【0056】発光は、ルミノメーター等の測定機器を用
いることにより定量的に測定することができる。反応は
短時間で起こることから測定時間は短い。また、アンモ
ニア酸化細菌組換え体細胞を破壊することなく発光量を
測定することができるので、操作は簡便かつ迅速に行う
ことができ、自動化によるモニタリングも可能である。
さらに、測定には凍結して保存しておいたアンモニア酸
化細菌組換え体を復元して使用することができるので、
試薬の取扱いも容易である。そして、凍結して保存して
おいたアンモニア酸化細菌組換え体は生物発光活性を長
期間維持しているので、阻害の程度を評価するために必
要な発光量を得ることができる。
The luminescence can be measured quantitatively by using a measuring instrument such as a luminometer. Since the reaction occurs in a short time, the measurement time is short. In addition, since the amount of luminescence can be measured without destroying the recombinant cells of the ammonia-oxidizing bacteria, the operation can be performed easily and quickly, and monitoring by automation is also possible.
Furthermore, since the ammonia-oxidized bacterial recombinant that has been frozen and stored can be restored and used for the measurement,
Reagent handling is also easy. Since the recombinant ammonia-oxidizing bacterium that has been frozen and stored maintains the bioluminescence activity for a long period of time, it is possible to obtain the amount of luminescence necessary for evaluating the degree of inhibition.

【0057】発光は、ルシフェラーゼの活性およびアン
モニア酸化細菌の生物活性が高く維持される条件で測定
するのが好ましく、通常温度20〜30℃、pH7.5
〜8の条件で測定するのが好ましい。
The luminescence is preferably measured under conditions in which the activity of luciferase and the biological activity of the ammonia-oxidizing bacteria are maintained at a high level, usually at a temperature of 20 to 30 ° C. and a pH of 7.5.
It is preferable to measure under the conditions of ~ 8.

【0058】ルシフェラーゼの基質を必要とする場合に
は、基質、例えば長鎖アルデヒドなどを添加して発光反
応を進めなければならない。添加する基質の具体的なも
のとしては、n−デシルアルデヒド、n−ノニルアルデ
ヒド等の長鎖アルデヒドなどがあげられる。基質生成に
関与する遺伝子、例えばVibrio属、Photobactrerium
等のアルデヒド合成遺伝子群、より具体的にはVibrio h
arveyiluxCDE遺伝子を含む組換え体においては、基質
を添加する必要はない。
When a substrate for luciferase is required, the substrate must be added, for example, a long-chain aldehyde, to proceed with the luminescence reaction. Specific examples of the substrate to be added include long-chain aldehydes such as n-decylaldehyde and n-nonylaldehyde. Genes involved in substrate production, for example Vibrio , aldehyde synthesis genes such as Photobactrerium , and more specifically Vibrio h
For recombinants containing the luxCDE gene of arveyi , no substrate needs to be added.

【0059】アンモニア酸化細菌の硝化活性が阻害され
ないコントロール試験、例えば水または緩衝液を試料と
するコントロール試験では、アンモニア酸化反応は正常
に進行するので、細胞内には発光に必要な濃度のNADHま
たはATPが存在することになり、このため比較的強い発
光が生じる。これに対して、試料中にアンモニア酸化細
菌の硝化活性の阻害物質が含まれている場合は、アンモ
ニア酸化反応が阻害されるので、細胞内には十分な発光
に必要な濃度のNADHまたはATPが存在しないことにな
り、このため比較的弱い発光が生じるか、または全く発
光しない。阻害の程度が大きい程、コントロールに対す
る発光強度の低下は大きい。従って、発光の有無または
発光強度の低下により、アンモニア酸化細菌の硝化活性
の阻害の有無または阻害の程度を判定することができ
る。
In a control test in which the nitrification activity of the ammonia-oxidizing bacteria is not inhibited, for example, a control test using water or a buffer as a sample, the ammonia oxidation reaction proceeds normally. The presence of ATP results in relatively strong luminescence. On the other hand, if the sample contains an inhibitor of the nitrification activity of ammonia-oxidizing bacteria, the ammonia oxidation reaction is inhibited, so that the concentration of NADH or ATP necessary for sufficient luminescence is contained in the cells. It will be absent, resulting in relatively weak or no emission. The greater the degree of inhibition, the greater the decrease in luminescence intensity relative to the control. Therefore, the presence or absence or the degree of inhibition of the nitrification activity of the ammonia-oxidizing bacterium can be determined by the presence or absence of luminescence or the decrease in luminescence intensity.

【0060】このような方法により検出される硝化阻害
物質の種類は限定されず、例えばアリルチオ尿素、ニト
ラピリン(Nitrapyrin、2-chloro-6-trichloromethyl p
yridine)またはこれらの混合物、あるいはこれまでに
知られていない硝化阻害物質があげられる。また硝化阻
害物質以外にも、pH等の物理的阻害も測定することが
できる。
The type of the nitrification inhibitor detected by such a method is not limited. For example, allylthiourea, nitrapyrin (Nitrapyrin, 2-chloro-6-trichloromethyl p
yridine) or a mixture thereof, or a nitrification inhibitor unknown so far. In addition to the nitrification inhibitor, physical inhibition such as pH can also be measured.

【0061】[0061]

【発明の効果】本発明のアンモニア酸化細菌の凍結菌体
の調製方法は、ルシフェラーゼ遺伝子を有するアンモニ
ア酸化細菌を凍結するに際し、アンモニア酸化細菌の生
物発光能力を保護できる保護剤を共存させているので、
菌体の保存性向上、取扱いの迅速化および簡便化を図る
ことができ、しかも生物発光活性を長期間維持すること
ができる凍結保存菌体を容易に得ることができる。そし
て本発明の方法により得られる凍結菌体を発光強度の低
下を指標とする硝化活性阻害の測定に用いることによ
り、アンモニア酸化細菌の硝化活性阻害の有無および程
度を迅速かつ簡便に測定することができる。
According to the method for preparing frozen cells of ammonia-oxidizing bacteria of the present invention, when the ammonia-oxidizing bacteria having the luciferase gene is frozen, a protecting agent capable of protecting the bioluminescence ability of the ammonia-oxidizing bacteria is used. ,
It is possible to easily obtain cryopreserved cells which can improve the preservability of the cells, speed up and simplify the handling thereof, and maintain the bioluminescence activity for a long period of time. Then, by using the frozen cells obtained by the method of the present invention to measure nitrification activity inhibition using a decrease in luminescence intensity as an index, the presence and extent of nitrification activity inhibition of ammonia-oxidizing bacteria can be measured quickly and easily. it can.

【0062】本発明のアンモニア酸化細菌の凍結菌体
は、ルシフェラーゼ遺伝子を有するアンモニア酸化細菌
を、保護剤を共存させて凍結させてなる凍結菌体である
ので、菌体の保存性向上、取扱いの迅速化および簡便化
を図ることができ、しかも生物発光活性を長期間維持す
ることができる。そして本発明の凍結菌体を発光強度の
低下を指標とする硝化活性阻害の測定に用いることによ
り、アンモニア酸化細菌の硝化活性阻害の有無および程
度を迅速かつ簡便に測定することができる。
The frozen cells of the ammonia-oxidizing bacteria of the present invention are obtained by freezing ammonia-oxidizing bacteria having a luciferase gene in the presence of a protective agent, so that the preservability of the cells and the handling of the cells can be improved. Speeding up and simplification can be achieved, and bioluminescence activity can be maintained for a long period of time. By using the frozen bacterial cells of the present invention to measure nitrification activity inhibition using a decrease in luminescence intensity as an index, the presence and extent of inhibition of nitrification activity of ammonia-oxidizing bacteria can be measured quickly and easily.

【0063】[0063]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について説明
する。製造例および実施例で使用したプラスミド、微生
物などは次の通りである。
Next, an embodiment of the present invention will be described. The plasmids, microorganisms, and the like used in Production Examples and Examples are as follows.

【0064】《Nitrosomonas europaea IFO14298株》IF
O発行の「List of Cultures 1992 Microorganisms 9th
Edition」に記載されている。 《pUC19》大腸菌用プラスミドベクター。東洋紡績株式
会社より市販されている。 《Escherichia coli DH5株》コンピテントセルとして東
洋紡績株式会社より市販されている。 《Escherichia coli ATCC23803 株》トリプトファン要
求性。ATCCから入手できる(Catalogue of Bacteria & P
hages 17th edition, 1991)。 《pCH110》β−ガラクトシダーゼ遺伝子を含む大腸菌用
プラスミドベクター。ファルマシアバイオテク株式会社
より市販されている。
<< Nitrosomonas europaea IFO14298 strain >> IF
O's `` List of Cultures 1992 Microorganisms 9th
Edition ". << pUC19 >> Plasmid vector for E. coli. Commercially available from Toyobo Co., Ltd. << Escherichia coli DH5 strain >> It is commercially available from Toyobo Co., Ltd. as a competent cell. << Escherichia coli ATCC23803 strain >> Tryptophan requirement. Available from ATCC (Catalogue of Bacteria & P
hages 17th edition, 1991). << pCH110 >> A plasmid vector for Escherichia coli containing the β-galactosidase gene. Commercially available from Pharmacia Biotech.

【0065】《pHSG299》カナマイシン耐性遺伝子をマ
ーカーとする大腸菌用プラスミドベクター。宝酒造株式
会社より市販されている。 《Vibrio harveyi ATCC33843株》ATCCから入手できる。
ATCC No.33843 (Catalogue of Bacteria & Phages 17th
edition, 1991)。 《Escherichia coli HB101株》コンピテントセルとして
東洋紡績株式会社より市販されている。
<< pHSG299 >> A plasmid vector for Escherichia coli using a kanamycin resistance gene as a marker. Commercially available from Takara Shuzo Co., Ltd. << Vibrio harveyi ATCC33843 strain >> Available from ATCC.
ATCC No.33843 (Catalogue of Bacteria & Phages 17th
edition, 1991). << Escherichia coli HB101 strain >> It is commercially available from Toyobo Co., Ltd. as a competent cell.

【0066】《pHSG296》大腸菌用プラスミドベクタ
ー。宝酒造株式会社より市販されている。 《pKK223-3》大腸菌用プラスミドベクター。ファルマシ
アバイオテク株式会社より市販されている。 《pKT240》IncQ系のプラスミド。ATCCから入手できる。
ATCC No.37258 (Catalogue of Recombinabt DNA Materi
als 2nd edition, 1991)
<< pHSG296 >> Plasmid vector for E. coli. Commercially available from Takara Shuzo Co., Ltd. << pKK223-3 >> Plasmid vector for E. coli. Commercially available from Pharmacia Biotech. << pKT240 >> IncQ plasmid. Available from ATCC.
ATCC No. 37258 (Catalogue of Recombinabt DNA Materi
als 2nd edition, 1991)

【0067】製造例1 トリプトファン要求性アンモニア酸化細菌を次の方法に
より得た。 (1)N. europaea由来トリプトファン合成酵素遺伝子
のクローニングN. europaea IFO14298株染色体DNA 1 μgを制限酵素Eco
RIで完全消化した。消化したDNA溶液は、フェノール・
クロロホルム処理後、エタノール沈殿によって回収し
た。得られたDNA断片約0.1 μgと、EcoRIで完全消化し
アルカリホスファターゼ処理によって5'末端のリン酸基
を除去したpUC19プラスミド0.05 μgとを混合し、ライ
ゲーションを行った。
Production Example 1 A tryptophan-requiring ammonia-oxidizing bacterium was obtained by the following method. (1) Cloning of tryptophan synthase gene derived from N. europaea 1 μg of chromosomal DNA of N. europaea IFO14298 strain was ligated with restriction enzyme Eco.
Complete digestion with RI. The digested DNA solution contains phenol
After the chloroform treatment, it was recovered by ethanol precipitation. About 0.1 μg of the obtained DNA fragment was mixed with 0.05 μg of pUC19 plasmid, which had been completely digested with Eco RI and treated with alkaline phosphatase to remove the phosphate group at the 5 ′ end, and ligated.

【0068】得られたライゲーション産物を用いて大腸
菌DH5株コンピテントセルを形質転換し、50 μg/mlのア
ンピシリンを含む滅菌済みの100 ml のLB液体培地に植
種した。37℃で16時間振とう培養し、得られた培養液か
ら公知のアルカリリシス法によってプラスミド混合物を
抽出した。
Using the obtained ligation product, competent cells of Escherichia coli DH5 strain were transformed and inoculated into a sterilized 100 ml LB liquid medium containing 50 μg / ml ampicillin. The cells were shake-cultured at 37 ° C for 16 hours, and a plasmid mixture was extracted from the obtained culture solution by a known alkaline lysis method.

【0069】このプラスミド混合物を用いて、E. coli
ATCC23803 株を形質転換し、50 μg/mlのアンピシリン
と10 ng/ml のチアミン塩酸塩を含むM9平板培地に塗布
した。37℃で3日間培養した後、形成したコロニーを50
μg/mlのアンピシリンを含む滅菌済みの5 ml のLB液
体培地に植種した。37℃で16時間振とう培養し、得られ
た培養液から公知のアルカリリシス法によってプラスミ
ドを抽出し、各種制限酵素で処理後、アガロースゲル電
気泳動で解析した。その結果、全て 1.3 kb のEcoRI DN
A断片を保持していた。これらの中から1クローンを選
び、このプラスミドをpNTRP1と命名した。この断片の制
限酵素地図を図1に示す。
Using this plasmid mixture, E. coli
The ATCC23803 strain was transformed and spread on an M9 plate medium containing 50 μg / ml ampicillin and 10 ng / ml thiamine hydrochloride. After culturing at 37 ° C for 3 days, the formed colonies were
The cells were inoculated into 5 ml of sterilized LB liquid medium containing μg / ml of ampicillin. After culturing with shaking at 37 ° C. for 16 hours, a plasmid was extracted from the obtained culture solution by a known alkaline lysis method, treated with various restriction enzymes, and analyzed by agarose gel electrophoresis. As a result, all 1.3 kb Eco RI DN
A fragment was retained. One clone was selected from these, and this plasmid was named pNTRP1. FIG. 1 shows a restriction map of this fragment.

【0070】この断片についてジデオキシ法を用いて全
塩基配列を決定した。その結果、この断片は1,296 塩基
対より構成されるDNAであることが明らかになった。主
要なオープンリーディングフレーム(ORF)を検索した
ところ、EcoRIサイトより29塩基下流より始まる921 bp
よりなるORFが見い出された。
The entire nucleotide sequence of this fragment was determined by the dideoxy method. As a result, it was revealed that this fragment was a DNA composed of 1,296 base pairs. When a major open reading frame (ORF) was searched, 921 bp starting 29 bases downstream from the Eco RI site
ORF was found.

【0071】このORFから推定されるアミノ酸配列と相
同性を示す蛋白質を既知データーベースより探索した結
果、この遺伝子産物は異種微生物のトリプトファン合成
系の酵素の一つであるindole 3-glycerol phosphate sy
nthetase 活性と、phosphoribosyl-anthranilate isome
rase活性を持つバイファンクショナル蛋白質(大腸菌で
はTrpC蛋白質)に相同性があることがわかった。
As a result of searching for a protein having homology with the amino acid sequence deduced from the ORF from a known database, this gene product was found to be indole 3-glycerol phosphate sy, which is one of the enzymes of the tryptophan synthesis system of heterologous microorganisms.
nthetase activity and phosphoribosyl-anthranilate isome
Bifunctional protein (TrpC protein in Escherichia coli) having rase activity was found to have homology.

【0072】この遺伝子は N. europaea の同蛋白質を
コードする遺伝子であり、この遺伝子をtrpXと命名し
た。trpX遺伝子の塩基配列を配列番号1に示す。また配
列番号2に、1296 bp EcoRI 断片の全塩基配列およびtr
pX遺伝子のコーディングリージョンおよび推定されるア
ミノ酸配列を示す。
This gene is a gene encoding the same protein of N. europaea , and was named trpX . SEQ ID NO: 1 shows the nucleotide sequence of the trpX gene. In addition, SEQ ID NO: 2 shows the entire nucleotide sequence of the 1296 bp Eco RI fragment and tr
1 shows the coding region and deduced amino acid sequence of the pX gene.

【0073】(2)トリプトファン合成酵素遺伝子への
変異導入とこの遺伝子を含むベクターの構築 以下に示す手順でトリプトファン合成酵素遺伝子への変
異導入と、この遺伝子を含むベクターpNHR4の構築を行
った。概略を図2〜図4に示す。
(2) Introduction of Mutation into Tryptophan Synthase Gene and Construction of Vector Containing this Gene Mutation was introduced into the tryptophan synthase gene and the vector pNHR4 containing this gene was constructed in the following procedure. The outline is shown in FIGS.

【0074】前記(1)で得たpNTRP1をMfeIとMscIで完
全分解したのち、T4 DNA ポリメラーゼで処理し、末端
を平滑化した。反応産物をアガロースゲル電気泳動に供
し、3.9 kb の断片を分離、回収し、セルフライゲーシ
ョン後、E. coli DH5株に形質転換した。得られたアン
ピシリン耐性コロニーより、0.13 kpのMscI-MfeI領域を
失ったプラスミドpNTRP19を獲得した(図2参照)。
The pNTRP1 obtained in the above (1) was completely digested with Mfe I and Msc I and then treated with T4 DNA polymerase to blunt the ends. The reaction product was subjected to agarose gel electrophoresis, a 3.9 kb fragment was separated and recovered, and after self-ligation, it was transformed into E. coli DH5 strain. From the resulting ampicillin-resistant colonies, a plasmid pNTRP19 lacking the Msc I- Mfe I region of 0.13 kp was obtained (see FIG. 2).

【0075】またpCH110プラスミドをHindIIIで完全分
解した後、フェノール・クロロホルム処理後、エタノー
ル沈殿によって回収した。直鎖状pCH110はT4 DNA ポリ
メラーゼ(polymerase)によって末端を平滑化した後、
フェノール・クロロホルム処理後、エタノール沈殿によ
って回収した。回収したDNAは、アルカリフォスファタ
ーゼ処理を行い、末端のリン酸基を除去した。さらにフ
ェノール・クロロホルム処理後、エタノール沈殿によっ
て回収した。
[0075] Also was completely decompose pCH110 plasmid Hin dIII, after phenol-chloroform treatment, and recovered by ethanol precipitation. Linear pCH110 is blunt-ended by T4 DNA polymerase (polymerase),
After the treatment with phenol / chloroform, it was recovered by ethanol precipitation. The recovered DNA was treated with alkaline phosphatase to remove the terminal phosphate group. After phenol / chloroform treatment, the precipitate was recovered by ethanol precipitation.

【0076】得られたDNAと、宝酒造製 BglII-リンカー
DNA(pCAGATCTG)とを混合し、ライゲーションを行っ
た。得られたライゲーション産物は大腸菌DH5株コンピ
テントセルに形質転換し、50 μg/mlのアンピシリンを
含むLB平板培地に塗布した。37℃で24時間培養後、得ら
れたコロニーを50 μg/mlのアンピシリンを含むLB培地
で培養し、培養液からpCH110のHindIIIサイトがBglIIサ
イトに変換されたプラスミドpCH110-1を得た(図3参
照)。
The obtained DNA was combined with Takara Shuzo's Bgl II-linker.
DNA (pCAGATCTG) was mixed and ligated. The resulting ligation product was transformed into competent cells of Escherichia coli DH5 strain, and spread on an LB plate medium containing 50 μg / ml ampicillin. After 24 hours at 37 ° C., the resulting colonies were cultured in LB medium containing 50 [mu] g / ml of ampicillin, Hin dIII sites of pCH110 from the culture broth to obtain a plasmid pCH110-1 converted into Bgl II site (See FIG. 3).

【0077】次に、pHSG299プラスミドより106 bp SmaI
-PvuII を削除するために、SmaIとPvuIIで部分分解した
のちセルフライゲーションし、106 bp SmaI-PvuII を削
除したpHSG299-106を構築した(図3参照)。BamHIで完
全分解しアルカリフォスファターゼ処理したpHSG299-10
6に、前記pCH110-1をBglII、BamHI、PstI で完全分解し
て得られるlacZ遺伝子を含む3.7 kb BglII-BamHI 断片
を連結し、pHRlac1を構築した(図4参照)。
[0077] Next, 106 from pHSG299 plasmid bp Sma I
- to remove the Pvu II, and self-ligation After partially digested with Sma I and Pvu II, to construct pHSG299-106 deleting the 106 bp Sma I- Pvu II (see Figure 3). PHSG299-10 completely digested with Bam HI and treated with alkaline phosphatase
6, the pCH110-1 Bgl II, Bam HI, and ligated to 3.7 kb Bgl II- Bam HI fragment containing the lacZ gene obtained by complete digestion with Pst I, was constructed PHRlac1 (see FIG. 4).

【0078】次に、前記pNTRP19をSalIで完全分解して
得られる 1.1 kb断片を、上記で得たpHRlac1のSalIサイ
トにクローニングしてpNHR4を構築した(図4参照)。
なお上記pNHR4中の△trpXは、前記(1)で得たtrpX
(トリプトファン合成酵素遺伝子)の 0.13 kb MscI-Mf
eI領域、すなわち配列番号2に示すtrpX配列の617-739
の領域を欠失し、トリプトファン合成機能が失活した機
能失活遺伝子である。
Next, the pNTRP19 wasSalCompletely disassemble with I
The resulting 1.1 kb fragment was ligated with the pHRlac1 obtained above.SalI rhino
To construct pNHR4 (see FIG. 4).
Note that △ in the above pNHR4trpXWas obtained in (1) above.trpX
0.13 kb of (tryptophan synthase gene)MscI-Mf
eI region, shown in SEQ ID NO:trpXSequence 617-739
Machine that has deleted the region of
Inactivation gene.

【0079】(3)相同的組換えによるトリプトファン
要求株の作製N. europaea IFO14298株を100 mlのP培地(2.5 g/l (N
H4)2SO4), 0.7 g/l KH 2PO4, 19.5 g/l Na2HPO4, 0.5 g/
l NaHCO3, 0.1 g/l MgSO4・7H2O, 5 mg/l CaCl2・2H2O,
1 mg/l Fe-EDTA, pH8.0)を含む培養用フラスコに植菌
し、暗所において30℃で10日間の振盪培養を行い、前培
養とした。この前培養液30 mlを3 literのP培地を含む
5 liter 容の醗酵槽に植種し、通気量0.5 vvm、攪拌数
250rpm、30℃の条件で10日間暗所で培養した。培地pH
は7.8を保つようにpH電極とNaOHの添加を連動させて調
節した。
(3) Tryptophan by homologous recombination
Production of requested strainN. europaea IFO14298 strain was added to 100 ml of P medium (2.5 g / l (N
HFour)TwoSOFour), 0.7 g / l KH TwoPOFour, 19.5 g / l NaTwoHPOFour, 0.5 g /
l NaHCOThree, 0.1 g / l MgSOFour・ 7HTwoO, 5 mg / l CaClTwo・ 2HTwoO,
Inoculate a culture flask containing 1 mg / l Fe-EDTA, pH 8.0)
Perform shaking culture at 30 ° C in the dark for 10 days.
Nourishment. 30 ml of this preculture contains 3 liters of P medium
 Planted in 5 liter fermenter, aeration 0.5 vvm, agitation
The cells were cultured in the dark at 250 rpm and 30 ° C. for 10 days. Medium pH
Adjusts the pH electrode and the addition of NaOH to maintain 7.8.
Saved.

【0080】上記培養液2 liter を氷中で冷却し、GVHP
04700フィルター(日本ミリポアリミテッド社、商標)
を用いて集菌した。集菌した菌体は氷冷しておいた10%
グリセリン水溶液50 mlに懸濁して洗浄した後、遠心分
離(8000 x g、15分間)によって回収した。回収した菌
体は、さらに氷冷10%グリセリン水溶液1 mlに懸濁し、
氷中に10分間置いた。懸濁液 50 μlをあらかじめ氷冷
しておいた1.5 ml 容量の微量遠心管に分注した後、前
記(2)で得たpNHR4を1 μg 混合し、さらに1分間氷
冷した。
After cooling 2 liters of the above culture solution in ice, GVHP
04700 filter (trademark, Japan Millipore Limited)
The cells were harvested using 10% of the collected cells were ice-cooled
After suspending in 50 ml of a glycerin aqueous solution and washing, it was collected by centrifugation (8000 × g, 15 minutes). The recovered cells were further suspended in 1 ml of ice-cold 10% glycerin aqueous solution,
Placed on ice for 10 minutes. After dispensing 50 μl of the suspension into a 1.5 ml microcentrifuge tube previously cooled with ice, 1 μg of the pNHR4 obtained in the above (2) was mixed, and the mixture was further ice-cooled for 1 minute.

【0081】混合液をバイオラッド社製キュベット(電
極間隔0.2 cm)に移し、ただちにジーンパルサーキュベ
ットチャンバーに装着して電気パルス(12.5 kV/cm、5.0
msec)をかけた。パルス後、キュベット中の混合物を、
100 mlのP培地を分注しておいたフラスコに移し、30℃
で振盪培養した。培養開始24時間後に、カナマイシンを
25 μg/ml となるように添加し、さらに2週間培養を続
けた。培養液の一部を、25 μg/ml カナマイシンを含む
ゲラン平板培地(1.2% のゲランで固化したP培地)に
塗布し、30℃で3週間培養した。
The mixture was transferred to a Bio-Rad cuvette (electrode spacing: 0.2 cm), immediately mounted in a Gene Pulser cuvette chamber and subjected to an electric pulse (12.5 kV / cm, 5.0
msec). After the pulse, the mixture in the cuvette is
Transfer 100 ml of the P medium to the flask into which the medium has been dispensed,
With shaking. 24 hours after the start of culture, kanamycin
It was added to a concentration of 25 μg / ml, and the culture was continued for another two weeks. A part of the culture solution was spread on a gellan plate medium (P medium solidified with 1.2% gellan) containing 25 μg / ml kanamycin, and cultured at 30 ° C. for 3 weeks.

【0082】培養終了後、200 μg/ml X-gal水溶液をプ
レート表面に均一にスプレーした結果、青緑色を示すコ
ロニーを得、この菌株をNitrosomonas europaea TRPA-1
株と命名した。このTRPA-1株のコロニーを50 μg/ml ト
リプトファンを含むP培地 100 ml を分注しておいたフ
ラスコに植種し、3週間振盪培養した。さらに培養液の
一部を、50 μg/ml トリプトファンを含むゲラン平板培
地に塗布し、30℃で3週間培養した。その結果、青緑色
を示すコロニーと、薄い橙赤色のコロニーを得た。培養
終了後、フィルター滅菌した200 μg/ml X-gal水溶液を
プレート表面に均一にスプレーした結果、大部分のコロ
ニーは青緑色を呈したが、およそ104個に1個の頻度
で変色しない橙赤色のコロニーを得た。
After the completion of the culture, 200 μg / ml X-gal aqueous solution was sprayed uniformly on the plate surface. As a result, a blue-green colony was obtained, and this strain was transformed into Nitrosomonas europaea TRPA-1.
The strain was named. The TRPA-1 strain colony was inoculated into a flask into which 100 ml of P medium containing 50 μg / ml tryptophan had been dispensed, and cultured with shaking for 3 weeks. Further, a part of the culture solution was applied to a gellan plate medium containing 50 μg / ml tryptophan, and cultured at 30 ° C. for 3 weeks. As a result, a blue-green colony and a pale orange-red colony were obtained. After the completion of the culture, 200 μg / ml X-gal aqueous solution sterilized with a filter was sprayed uniformly on the plate surface. As a result, most of the colonies showed a blue-green color, but an orange color that did not change color at a frequency of about 1 in 10 4 A red colony was obtained.

【0083】この橙赤色のコロニーのトリプトファン要
求性を調べた結果、全てのコロニーは50 μg/ml トリプ
トファンを含むP培地では増殖するが、トリプトファン
を含まないP培地では生育できるものとできないものに
分かれた。トリプトファンを含まないP培地で生育でき
ない株をトリプトファン要求性株として、Nitrosomonas
europaea TRPA-2株と命名した。
As a result of examining the requirement of tryptophan for the orange-red colonies, all the colonies grew on P medium containing 50 μg / ml tryptophan, but were divided into those that could grow on P medium containing no tryptophan and those that could not. Was. A strain that cannot grow on P medium containing no tryptophan is designated as a tryptophan-requiring strain by Nitrosomonas.
It was named europaea TRPA-2 strain.

【0084】(4)トリプトファン要求性株の染色体構
造の確認N. europaea IFO14298株、TRPA-1株、TRPA-2株より染色
体DNAを回収し、回収したDNAを鋳型としてPCRを行っ
た。プライマーDNAの組み合わせは以下のようにした。
(4) Confirmation of Chromosome Structure of Tryptophan-Requiring Strains Chromosomal DNA was recovered from N. europaea IFO14298, TRPA-1, and TRPA-2 strains, and PCR was performed using the recovered DNA as a template. The combinations of the primer DNAs were as follows.

【0085】反応系1:染色体上のtrpX遺伝子の増幅 TrpF7 x TrpR1288 反応系2:pNHR2由来のカナマイシン耐性遺伝子の増幅 LacF295 x LacR3375 反応系3:染色体上のtrpX遺伝子とカナマイシン耐性遺
伝子の増幅 TrpF7 x LacF295
Reaction system 1: amplification of trpX gene on chromosome TrpF7 x TrpR1288 Reaction system 2: amplification of kanamycin resistance gene derived from pNHR2 LacF295 x LacR3375 Reaction system 3: amplification of trpX gene and kanamycin resistance gene on chromosome TrpF7 x LacF295

【0086】上記プライマーの配列は次の通りである。 ThiF7 :5'-CCAATCAGGTAAGTGCTTAATATG-3'(配列番号
2の配列 8-31 に対応) ThiR1288:5'-CGGTTTTTTTCCAGTGAGCATAGC-3'(配列番号
2の配列 1288-1265に対応) LacF295 :5'-CCGTCGTTTTACAACGTCG-3'(pCH110の塩基
配列の塩基番号295-313の配列に対応) LacR3375:5'-ATACGGGCAGACATGGCCTGCCCGG-3'(PCH110
の塩基配列の塩基番号3375-3351の配列に対応)
The sequences of the above primers are as follows. ThiF7: 5'-CCAATCAGGTAAGTGCTTAATATG-3 '(corresponding to sequence 8-31 of SEQ ID NO: 2) ThiR1288: 5'-CGGTTTTTTTCCAGTGAGCATAGC-3' (corresponding to sequence 1288-1265 of SEQ ID NO: 2) LacF295: 5'-CCGTCGTTTTACAACGTCG-3 LacR3375: 5'-ATACGGGCAGACATGGCCTGCCCGG-3 '(corresponds to base sequence 295-313 of the base sequence of pCH110)
(Corresponding to the sequence of base numbers 3375-3351 in the base sequence)

【0087】PCRの試薬は宝酒造株式会社製Takara PCR
amplification kit を用いた。すなわち、0.5 μgのN.
europaea染色体DNA、20 pmolの各プライマー、5 μl の
10 xPCR buffer、5 μl の2.5 mM dNTP mixture、0.5
μl の5U/μl Takara Taq polymerase をパーキンエル
マー社製Micro Ampチューブ(商標)に加え、蒸留水で5
0 μl に調整した。これを、パーキンエルマー社製 Gen
e Amp PCR System 2400に移し、94℃、30秒間の前処理
の後、1サイクルが 94℃30秒、55℃1分間、72℃2分
間の連続する反応よりなる反応を25サイクル繰り返し
た。さらに、72℃、7分間の後処理を行った。
The PCR reagent was Takara PCR manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.
An amplification kit was used. That is, 0.5 μg of N.
europaea chromosomal DNA, 20 pmol of each primer, 5 μl
10 x PCR buffer, 5 μl of 2.5 mM dNTP mixture, 0.5
Add 5 μl of 5 U / μl Takara Taq polymerase to PerkinElmer Micro Amp Tube (trademark) and add 5 μl of distilled water.
Adjusted to 0 μl. This is a PerkinElmer Gen
After transfer to eAmp PCR System 2400, pretreatment at 94 ° C. for 30 seconds, 25 cycles of one cycle consisting of a continuous reaction of 94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 1 minute, and 72 ° C. for 2 minutes were repeated. Further, post-treatment was performed at 72 ° C. for 7 minutes.

【0088】得られたPCR産物は1%アガロースゲル電
気泳動に供した。泳動終了後、ゲルを10 μg/mlの臭化
エチジウム溶液に移し、室温で30分間放置した。ゲルを
充分に水洗後、紫外線照射によってDNAバンドを検出し
た。その結果、N. europaea IFO14298株全DNAを鋳型と
した場合、反応系1で 1.3kbの増幅産物が認められた
が、反応系2、3では産物は得られなかった。
The obtained PCR product was subjected to 1% agarose gel electrophoresis. After the electrophoresis, the gel was transferred to a 10 μg / ml ethidium bromide solution, and left at room temperature for 30 minutes. After sufficiently washing the gel with water, DNA bands were detected by ultraviolet irradiation. As a result, when the total DNA of the N. europaea IFO14298 strain was used as a template, an amplification product of 1.3 kb was observed in the reaction system 1, but no product was obtained in the reaction systems 2 and 3.

【0089】N. europaea TRPA-1株全DNAを鋳型とした
場合、反応系1で 1.3 kbに、反応系2では 3.1 kbに、
反応系3では 5.1 kbに増幅産物が認められた。N. euro
paea TRPA-2株全DNAを鋳型とした場合は、反応系1で
1.1 kbの増幅産物が認められたが、反応系2、3では産
物は得られなかった。
When the total DNA of the N. europaea TRPA-1 strain was used as a template, it was reduced to 1.3 kb in reaction system 1 and 3.1 kb in reaction system 2.
In the reaction system 3, an amplification product was observed at 5.1 kb. N. euro
When total DNA of paea TRPA-2 strain was used as a template,
Although an amplification product of 1.1 kb was observed, no product was obtained in reaction systems 2 and 3.

【0090】以上の結果より、図5および図6に示すよ
うにN. europaea TRPA-1株は染色体上のtrpX遺伝子上に
おいてpNHR4が相同的組換えによってインテグレートさ
れた状態にあるものであり、N. europaea TRPA-2株では
TRPA-1株染色体上の2コピーのtrpX遺伝子間で再び相同
的組換えが起こり正常なtrpX遺伝子が削除され変異遺伝
子が残存した遺伝子形態をとることがわかった。
[0090] From the above results, N. europaea TRPA-1 strain, as shown in FIGS. 5 and 6 are those in which a pNHR4 on trpX gene on the chromosome is integrated by homologous recombination, N In europaea TRPA-2 strain
It was found that homologous recombination occurred again between the two copies of the trpX gene on the chromosome of the TRPA-1 strain, the normal trpX gene was deleted, and the mutant gene remained.

【0091】実施例1〜3および比較例1〜7 (1)アンモニア酸化細菌組換え体の構築N. europaea IFO14298株細胞内でプロモーター活性を示
す領域下流に、V. harveyi ATCC33843株由来のルシフェ
ラーゼ遺伝子(luxAB遺伝子)をコードするプラスミドp
HLUX20の構築を以下のようにして行った。概略図を図7
に示す。得られたプラスミドを、後述の方法により、製
造例1で得たトリプトファン要求性アンモニア酸化細菌
に導入し、アンモニア酸化細菌組換え体を得た。
Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 (1) Construction of Recombinant Ammonia-Oxidizing Bacterium A luciferase gene derived from V. harveyi ATCC33843 was placed downstream of the region showing promoter activity in N. europaea IFO14298 cells. Plasmid p encoding ( luxAB gene)
HLUX20 was constructed as follows. Figure 7 is a schematic diagram
Shown in The obtained plasmid was introduced into the tryptophan-requiring ammonia-oxidizing bacterium obtained in Production Example 1 by the method described below to obtain a recombinant ammonia-oxidizing bacterium.

【0092】《V. harveyi由来luxAB遺伝子のクローニ
ング》これまでに報告されているV. harveyi ATCC33843
株由来luxAB遺伝子配列より、5'-フランキング領域およ
び3'-フランキング領域に相当するオリゴヌクレオチド
プライマー、LX117、LX2268を合成した。これらオリゴ
ヌクレオチドの配列を表1に示す。
[0092] V. has been reported so far "Cloning of V. harveyi from luxAB gene" harveyi ATCC33843
From the luxAB gene sequence derived from the strain, oligonucleotide primers LX117 and LX2268 corresponding to the 5′-flanking region and the 3′-flanking region were synthesized. The sequences of these oligonucleotides are shown in Table 1.

【0093】[0093]

【表1】 [Table 1]

【0094】次に、合成された2種類のオリゴヌクレオ
チドをプライマーとし、V. harveyiATCC33843株染色体D
NAを鋳型としたPCRを行った。PCRの試薬は宝酒造株式会
社製Takara PCR amplification kitを用いた。すなわ
ち、0.5μgのV. harveyi染色体DNA、20pmolの各プライ
マー、5μlの10 x PCR buffer、5μlの2.5mM dNTP mixt
ure、0.5μlの5U/μl Takara Taq polymeraseをパーキ
ンエルマー社製Micro Ampチューブ(商標)に加え、蒸
留水で50μlに調整した。これを、パーキンエルマー社
製Gene Amp PCR System 2400に移して、94℃で30秒間の
前処理の後、1サイクルが94℃30秒、55℃1分間、72℃
1分間の連続する反応よりなる反応を25サイクル繰返し
た。さらに72℃で10分間の後処理を行った。
Next, the chromosome D of the V. harveyi ATCC33843 strain was used as primers with the two synthesized oligonucleotides.
PCR using NA as a template was performed. As a PCR reagent, Takara PCR amplification kit manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd. was used. That is, 0.5 μg of V. harveyi chromosomal DNA, 20 pmol of each primer, 5 μl of 10 × PCR buffer, 5 μl of 2.5 mM dNTP mixt
ure, 0.5 μl of 5U / μl Takara Taq polymerase was added to PerkinElmer Micro Amp Tube (trademark), and the volume was adjusted to 50 μl with distilled water. This was transferred to PerkinElmer Gene Amp PCR System 2400, and after pretreatment at 94 ° C for 30 seconds, one cycle was 94 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 1 minute, 72 ° C.
A reaction consisting of a continuous reaction for 1 minute was repeated for 25 cycles. Further post-treatment was performed at 72 ° C. for 10 minutes.

【0095】増幅されたPCR産物はフェノール−クロロ
ホルム処理後、エタノール沈殿によって回収した。すな
わち、反応終了液は25:24:1の容量比のTE飽和フェノー
ル:クロロホルム:イソアミルアルコール混合液を加
え、10,000 x gで5分間の遠心分離後、上清を得た。こ
の上清の1/10容量に相当する3M 酢酸ナトリウムを加
え、よく混合したのち、2.5倍容量に相当するエタノー
ルを加え、混合後、-80℃に15分間放置した。10,000 x
gで10分間の遠心分離によって沈殿物として得られたPCR
産物は70%エタノールでリンスした後、減圧乾燥した。
The amplified PCR product was treated with phenol-chloroform and recovered by ethanol precipitation. That is, the reaction-terminated liquid was mixed with a TE-saturated phenol: chloroform: isoamyl alcohol mixture at a volume ratio of 25: 24: 1, and centrifuged at 10,000 × g for 5 minutes to obtain a supernatant. 3 M sodium acetate corresponding to 1/10 volume of the supernatant was added and mixed well, and then ethanol corresponding to 2.5 volumes was added. After mixing, the mixture was allowed to stand at -80 ° C for 15 minutes. 10,000 x
PCR obtained as precipitate by centrifugation at g for 10 minutes
The product was rinsed with 70% ethanol and dried under reduced pressure.

【0096】得られたPCR産物はTE緩衝液(10mM Tris-C
l(pH 8.0), 1mM EDTA)に溶解し、1%アガロースゲル電
気泳動に供した。泳動終了後、ゲルを10μg/mlの臭化エ
チジウム溶液に移し、室温で30分間放置した。ゲルを充
分に水洗後、紫外線照射によってDNAバンドを検出し
た。その結果、2.2kbに相当する位置に明瞭なDNAバンド
を検出した。このDNAバンドを含むゲルを切出し、DNA C
ELL(草野科学器械製作所製、商標)を用いてゲル中に
含まれているDNAを抽出し、ルシフェラーゼをコードす
luxAB遺伝子を含む2.2kbのDNA断片を得た。このDNA断
片は、上記と同様にしてフェノール−クロロホルム処理
した後、エタノール沈殿によって回収し、TE緩衝液に溶
解し、後述のプラスミドの構築に用いた。
The obtained PCR product was prepared in a TE buffer (10 mM Tris-C).
(pH 8.0), 1 mM EDTA) and subjected to 1% agarose gel electrophoresis. After completion of the electrophoresis, the gel was transferred to a 10 μg / ml ethidium bromide solution and left at room temperature for 30 minutes. After sufficiently washing the gel with water, DNA bands were detected by ultraviolet irradiation. As a result, a clear DNA band was detected at a position corresponding to 2.2 kb. The gel containing this DNA band is cut out and DNA C
The DNA contained in the gel was extracted using ELL (trademark, manufactured by Kusano Scientific Instruments) to obtain a 2.2 kb DNA fragment containing the luxAB gene encoding luciferase. This DNA fragment was treated with phenol-chloroform in the same manner as above, recovered by ethanol precipitation, dissolved in TE buffer, and used for the construction of a plasmid described later.

【0097】《N. europaea由来プロモーター領域のク
ローニング》N. europaea IFO14298株染色体DNAより、
機能と構造が報告されているプロモーターであるhao
伝子由来のプロモーター領域のPCRクローニングを、表
2に示すプライマーを用いて行った。その結果、hao
伝子プロモーター領域として0.35kbのPCR産物を得た。
<< Cloning of N. europaea- derived Promoter Region >> From the chromosomal DNA of N. europaea IFO14298 strain,
PCR cloning of a promoter region derived from the hao gene, a promoter whose function and structure was reported, was performed using the primers shown in Table 2. As a result, a 0.35 kb PCR product was obtained as the hao gene promoter region.

【0098】[0098]

【表2】 [Table 2]

【0099】《pKTK40の作製》図7におけるpKTK40は図
8に従って作成した。まずTn903由来のカナマイシンア
セチルトランスフェラーゼ遺伝子(カナマイシン耐性遺
伝子、以下KmRと記す場合がある)のPCRクローニング
を行った。すなわち、pHSG296プラスミドを鋳型DNAとし
て、表3に示す2種類のオリゴヌクレオチドをプライマ
ーとしてPCRを行った。
<< Preparation of pKTK40 >> pKTK40 in FIG. 7 was prepared according to FIG. First Tn903 kanamycin acetyltransferase gene from PCR was performed cloning (kanamycin resistance gene, if there is referred to as less Km R). That is, PCR was performed using the pHSG296 plasmid as a template DNA and the two types of oligonucleotides shown in Table 3 as primers.

【0100】[0100]

【表3】 [Table 3]

【0101】PCRの結果、1.2kbの増幅産物を得た。この
増幅産物をPstI、PvuIIで消化し、あらかじめpKT240をP
stI、PvuIIで消化した5.8kb断片とライゲーションし
た。ライゲーション産物は大腸菌HB101株に形質転換
し、得られた形質転換体よりpKKM712を得た(図8参
照)。
As a result of the PCR, an amplification product of 1.2 kb was obtained. The amplification products Pst I, digested with Pvu II, the advance PKT240 P
st I, and ligated with the 5.8kb fragment was digested with Pvu II. The ligation product was transformed into Escherichia coli strain HB101, and pKKM712 was obtained from the resulting transformant (see FIG. 8).

【0102】次に、大腸菌5S RNA遺伝子のターミネータ
ー領域(以下、rrnB T1T2と記す場合がある)のPCRクロ
ーニングを行った。すなわち、pKK223-3プラスミドDNA
を鋳型DNAとして、表4に示す2種類のオリゴヌクレオ
チドをプライマーとしてPCRを行った。
Next, PCR cloning of the terminator region of the Escherichia coli 5S RNA gene (hereinafter, sometimes referred to as rrnB T1T2) was performed. That is, pKK223-3 plasmid DNA
Was used as a template DNA, and two types of oligonucleotides shown in Table 4 were used as primers for PCR.

【0103】[0103]

【表4】 [Table 4]

【0104】PCRの結果、0.3kbの増幅産物を得た。この
増幅産物をEcoT22I、PstIで消化し、あらかじめPstIで
消化しアルカリフォスファターゼ処理したpKKM712とラ
イゲーションした。ライゲーション産物は大腸菌HB101
株に形質転換し、得られた形質転換体よりpKTK40を得た
(図8参照)。
As a result of the PCR, an amplification product of 0.3 kb was obtained. The amplified product Eco T22I, was digested with Pst I, and ligated with pKKM712 was alkaline phosphatase treated previously digested with Pst I. Ligation product is Escherichia coli HB101
The strain was transformed and pKTK40 was obtained from the resulting transformant (see FIG. 8).

【0105】《プラスミドの構築およびアンモニア酸化
細菌への導入》こうして作成したpKTK40を用いて、図7
に従ってプラスミドの構築を行った。まずV. harveyi A
TCC33843株染色体DNAよりPCRクローニングしたluxAB
含む前記2.2kbのDNA断片をBamHIおよびBglIIによって消
化し、あらかじめBamHIで消化しアルカリフォスファタ
ーゼ処理したpKTK40とライゲーションした。ライゲーシ
ョン産物は大腸菌HB101株に形質転換し、得られた形質
転換体よりpKLUX27を得た(図7参照)。hao遺伝子プロ
モーター領域をコードするPCR産物をBamHIおよびBglII
で消化後、それぞれBamHIで消化しアルカリフォスファ
ターゼ処理したpKLUX27にライゲーションした。ライゲ
ーション産物は大腸菌HB101株に形質転換し、得られた
形質転換体より、目的とするpHLUX20(hao-luxAB)を得
た(図7参照)。得られたpHLUX20はhao遺伝子プロモー
ターによって転写制御されたluxAB遺伝子を含む。
<< Construction of Plasmid and Introduction into Ammonia-Oxidizing Bacteria >> Using pKTK40 thus prepared,
The plasmid was constructed according to the procedure described in the above. First, V. harveyi A
The DNA fragment of the 2.2kb including luxAB were PCR cloned from TCC33843 strain chromosomal DNA was digested with Bam HI and Bgl II, and ligated with pKTK40 was alkaline phosphatase treated previously digested with Bam HI. The ligation product was transformed into Escherichia coli HB101, and pKLUX27 was obtained from the resulting transformant (see FIG. 7). The PCR product encoding the hao gene promoter region was analyzed using Bam HI and Bgl II.
In after digestion were ligated into the digested pKLUX27 was alkaline phosphatase treated, respectively Bam HI. The ligation product was transformed into Escherichia coli HB101 strain, and the desired transformant was used to obtain the desired pHLUX20 ( hao-luxAB ) (see FIG. 7). The resulting pHLUX20 contains the luxAB gene transcriptionally regulated by the hao gene promoter.

【0106】上記のようにして得たpHLUX20をエレクト
ロポレーション法により、製造例1で得たN. europaea
TRPA-2株に導入し、組換え体(形質転換体)N. europae
a TRPA-2(pHLUX20)を得た。なお装置としてはバイオラ
ッド(Bio-Rad)社製のジーンパルサーおよびキュベット
を使用した。すなわち、pHLUX20とN. europaea TRPA-2
との混合液を氷冷しておいたキュベット(電極間隔0.2c
m)に移し、直ちにジーンパルサー・キュベットチャン
バーに装着して電気パルスをかけた。パルスの設定条件
は、5〜12.5kV/cm、5.0msecとした。
The pHLUX20 obtained as described above was obtained by electroporation using the N. europaea obtained in Production Example 1.
Introduced into TRPA-2 strain, recombinant (transformant) N. europae
a TRPA-2 (pHLUX20) was obtained. The apparatus used was a Gene Pulser and a cuvette manufactured by Bio-Rad. That is, pHLUX20 and N. europaea TRPA-2
Cuvette with ice-cooled mixture (electrode spacing 0.2c
m) and immediately attached to the Gene Pulser cuvette chamber and subjected to an electric pulse. The pulse setting conditions were 5 to 12.5 kV / cm and 5.0 msec.

【0107】形質転換体は、25μg/mlのカナマイシン、
5μg/mlのテトラサイクリンおよび1.2%のゲランガム
を含むP平板培地上でコロニー形成能力を持つ株として
選択した。
The transformants were 25 μg / ml kanamycin,
The strain was selected as having a colony forming ability on a P plate medium containing 5 μg / ml of tetracycline and 1.2% gellan gum.

【0108】(2)アンモニア酸化細菌組換え体の凍結
保存菌体の調製N. europaea TRPA-2(pHLUX20)株は、25 μg/ml のカナ
マイシンおよび 50 μg/ml のL−トリプトファンを含
むP培地(2.5 g/l (NH4)2SO4), 0.7 g/l KH2PO4, 19.5
g/l Na2HPO4, 0.5 g/l NaHCO3, 0.1 g/l MgSO4・7H2O,
5 mg/l CaCl2・2H2O, 1 mg/l Fe-EDTA, pH8.0)100 ml
を用い、500 ml 容フラスコにて、亜硝酸濃度が約 10 m
M となるまで30℃で、暗所にて好気的に振盪培養した。
(2) Preparation of cryopreserved cells of recombinant ammonia-oxidizing bacteria The N. europaea TRPA-2 (pHLUX20) strain was prepared from a P medium containing 25 μg / ml kanamycin and 50 μg / ml L-tryptophan. (2.5 g / l (NH 4 ) 2 SO 4 ), 0.7 g / l KH 2 PO 4 , 19.5
g / l Na 2 HPO 4 , 0.5 g / l NaHCO 3 , 0.1 g / l MgSO 4・ 7H 2 O,
5 mg / l CaCl 2 · 2H 2 O, 1 mg / l Fe-EDTA, pH 8.0) 100 ml
In a 500 ml flask, use a
The cells were cultured aerobically with shaking at 30 ° C. in the dark until they reached M.

【0109】次に、得られた培養液 35 ml を、25 μg/
ml のカナマイシンおよび 50 μg/ml のL−トリプトフ
ァンを含む 3.5 liter のP培地に植種し、暗所にて30
℃で好気的に培養した。培養は5 liter 容の発酵槽(M
D300-5L、丸菱バイオエンジ社製、商標)を用いた。pH
は、2N NaOHを用いて7.8を維持するようにした。通気量
は 0.5 vvm、撹拌条件は 250 rpm と設定した。
Then, 35 ml of the obtained culture was added to 25 μg /
The cells were inoculated in 3.5 liters of P medium containing 100 ml of kanamycin and 50 μg / ml of L-tryptophan.
Cultured aerobically at ℃. The culture was performed in a 5 liter fermenter (M
D300-5L, trade name, manufactured by Marubishi Bioengineering Co., Ltd.). pH
Was maintained at 7.8 with 2N NaOH. The aeration rate was set at 0.5 vvm, and the stirring conditions were set at 250 rpm.

【0110】5日間培養後、亜硝酸濃度がおよそ 10 mM
となった時点で培養を終了した。培養液2 liter を
0.22 μm の酢酸セルロース膜で濾過することにより菌
細胞を膜状に捕らえ、あらかじめ4℃に保っていおいた
5 ml の50 mM リン酸緩衝液(pH7.8)に懸濁した。懸
濁液は遠心分離(10000 x g、10分間、4℃)によって
再度集菌した。同様の懸濁操作および遠心分離操作をさ
らに2回繰り返し、菌体を洗浄した。
After culturing for 5 days, the nitrite concentration was reduced to about 10 mM.
The culture was terminated at the time when. 2 liter of culture
The bacterial cells were trapped in a membrane by filtration through a 0.22 μm cellulose acetate membrane, and suspended in 5 ml of 50 mM phosphate buffer (pH 7.8) which had been kept at 4 ° C. in advance. The suspension was collected again by centrifugation (10000 × g, 10 minutes, 4 ° C.). The same suspension operation and centrifugation operation were further repeated twice to wash the cells.

【0111】集菌した菌体は最終的に2 ml の容量とな
るように、冷却した 50 mM リン酸緩衝液(pH7.8)に懸
濁した。懸濁液 50 μl を 2.0 ml 容セラムチューブに
入れ、さらに表5に示す各種保護剤水溶液 150 μl を
加え、最終的な容量を 0.2ml とした。よく撹拌した
後、液体窒素中に1分間浸漬して菌懸濁液を完全に凍結
させた。凍結した懸濁液を内容するチューブは速やかに
−20℃のフリーザーに保管した。
The harvested cells were suspended in a cooled 50 mM phosphate buffer (pH 7.8) to a final volume of 2 ml. 50 μl of the suspension was placed in a 2.0 ml serum tube, and 150 μl of various protective agent aqueous solutions shown in Table 5 were added to make a final volume of 0.2 ml. After stirring well, the cells were immersed in liquid nitrogen for 1 minute to completely freeze the bacterial suspension. The tube containing the frozen suspension was immediately stored in a -20 ° C freezer.

【0112】[0112]

【表5】 *1 スキムミルク:雪印乳業(株)製 *2 牛血清アルブミン:フラクションV *3 γ−グロブリン:牛由来 *4 ジメチルスルホキシド:DMSOと略記する場合がある[Table 5] * 1 Skim milk: manufactured by Snow Brand Milk Products Co., Ltd. * 2 Bovine serum albumin: Fraction V * 3 γ-globulin: Derived from cattle * 4 Dimethyl sulfoxide: sometimes abbreviated as DMSO

【0113】(3)アンモニア酸化細菌組換え体の凍結
保存菌体の復元と硝化阻害物質に対する応答試験 −20℃で7〜56日間凍結保存した凍結菌体を室温で融解
した後、0.8 ml の復元液(20mM (NH4)2SO4, 50mMリン
酸緩衝液(pH7.8))を添加した。十分に混合した後、
室温に15分間放置した。復元液を 0.45 ml ずつ2本の
試験管に分注し、それぞれ水または 100 μM アリルチ
オ尿素水溶液を各 50 μl 加え、よく混合した。その
後、室温で1分間放置し、発光を測定した。
(3) Restoration of cryopreserved cells of recombinant ammonia-oxidizing bacteria and response test to nitrification inhibitors The frozen cells cryopreserved at -20 ° C for 7 to 56 days were thawed at room temperature, and then 0.8 ml of A reconstituted solution (20 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 50 mM phosphate buffer (pH 7.8)) was added. After mixing well,
Leave at room temperature for 15 minutes. 0.45 ml of the reconstituted solution was dispensed into two test tubes, and 50 μl each of water or 100 μM allylthiourea aqueous solution was added thereto, and mixed well. Then, it was left at room temperature for 1 minute, and the luminescence was measured.

【0114】発光はあらかじめエタノールで10倍に希釈
したn−デシルアルデヒド 2.5 μlを分注した発光測定
用キュベットに、前記反応液 0.1 ml を添加することに
より開始した。発光量の測定はターナーデザイン社製の
ルミノメーターModel20eを用い、delay time 5 秒、int
egrate time 10秒の条件で行った。なお、凍結前の発光
量は、集菌・洗浄後の懸濁液 50 μl を復元液で 1.0 m
l の容量とし、発光量をあらかじめ測定しておいたもの
を表示した。
The luminescence was started by adding 0.1 ml of the above reaction solution to a luminescence measurement cuvette into which 2.5 μl of n-decylaldehyde diluted 10-fold with ethanol was previously dispensed. The luminescence amount was measured using a luminometer Model20e manufactured by Turner Design, delay time 5 seconds, int
egrate time 10 seconds. The amount of luminescence before freezing was determined by reconstituting 50 μl of the suspension
The amount of luminescence was measured beforehand and the volume of l was displayed.

【0115】その結果、図9に見られるように、実施例
のスキムミルクまたは牛血清アルブミンを保護剤として
用いた場合、56日の凍結保存後も、凍結前の60〜90%の
発光量を維持していた。また、γ−グロブリンの場合
は、時間経過とともに発光量が低下する傾向が見られた
が、56日間の凍結保存でおよそ20%の残存発光量を維持
していた。これに対して比較例の場合は、いずれの保護
剤の場合も、56日後にはほとんど発光活性は失活してい
た。
As a result, as shown in FIG. 9, when the skim milk or bovine serum albumin of the example was used as a protective agent, the luminescence of 60 to 90% of that before freezing was maintained even after cryopreservation for 56 days. Was. In the case of γ-globulin, the amount of luminescence tended to decrease with the passage of time, but approximately 20% of the remaining luminescence was maintained after cryopreservation for 56 days. On the other hand, in the case of the comparative examples, the luminescence activity was almost inactivated after 56 days in any of the protective agents.

【0116】また表6には、56日間凍結保存した後のア
リルチオ尿素添加前、アリルチオ尿素添加後の発光量の
変化を相対値で表した。スキムミルク、牛血清アルブミ
ンまたはγ−グロブリンを保護剤として用いた場合、典
型的な硝化阻害剤であるアリルチオ尿素の添加によっ
て、添加前の発光量と比較して5.7〜9.4%と発光量の低
下が認められた。
Table 6 shows, as relative values, changes in the amount of luminescence before and after addition of allylthiourea after frozen storage for 56 days. When skim milk, bovine serum albumin or γ-globulin is used as a protective agent, the addition of allylthiourea, a typical nitrification inhibitor, reduces the luminescence amount to 5.7 to 9.4% compared to the luminescence amount before addition. Admitted.

【0117】[0117]

【表6】 56日間凍結保存した後の凍結菌体を用いた。それぞれ、
アリルチオ尿素添加前の発光量を100%とした。
[Table 6] The frozen cells after cryopreservation for 56 days were used. Respectively,
The light emission amount before adding allylthiourea was set to 100%.

【0118】[0118]

【配列表】 配列番号:1 配列の長さ:921 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:Genomic DNA 起源 生物名:Nitrosomonas europaea 株名:IFO14298 配列の特徴 特徴を表す記号:peptide 存在位置:1..921 他の情報:トリプトファン合成酵素遺伝子 特徴を決定した方法:E 配列 ATGTCAGACA TTCTCGATCG CATCCTTGCC GTGAAAAAAC AGGAGGTCGC GGCCGCCCGG 60 GCACGAAAAT CCCTGGAAGG AATCCGTAAG CAGGCAGAAG AAATGCCTGC TCCGCGTGAT 120 TTTCTCCAGG CGATACGCGG CCGGATCAGT CAGCATCGTG CCGCTGTAAT TGCAGAGATC 180 AAACGGGCCA GCCCAAGCAA GGGTGTATTA CGCGGGCGAT CAGAAGCACC CAATCCGCAG 240 GGATCAGGGC ATGCGGAAAA CTCATCCGGG AAAAATCTGA TTCCGCAAGA TTTCATCCCG 300 GCAGAAATTG CGGCCAGTTA TGCCCGAAAT GGTGCTGCCT GCCTGTCAGT CCTGACAGAT 360 GAACAGTTTT TCATGGGCAG TGCCGATTTC TTGCGGCAAG CACGTGCTGC TTGTGATTTA 420 CCGGTATTGC GCAAGGATTT CATACTGGAC GAATATCAGG TCTACGAAGC ACGCGCGATG 480 GGAGCGGATT GCATACTGTT GATCGTCGCA GCATTTCTTT CACCGGTTTT CCAGCAGGAT 540 GCCTCTGTCA ATCAGGGCGA CAGTGCACTC GAACGGATGC GCATATTGGA AACCACGGCA 600 CAAGCACTGG GAATGGCCAT ACTGGTAGAA GTACACGATG CAGATGAGCT CGATCTCGCG 660 CTGCAATTGA CTACTCCGCT CATCGGGATC AACAACCGCA ACCTGCGAAC TTTCGAGACT 720 ACGCTGGATA CCACCGTTCA ATTGGTCAGA CGCATACCAT CCGAACGCAT CGTCGTCACC 780 GAAAGCGGTA TCCGTATCCC TGCCGATGTG GAAATGATGC TATCTCATCA TATTTACGCT 840 TTTCTGATCG GGGAAACATT CATGCGGGCA CCGGATCCGG GCGCCGCACT GGCAAGCCTG 900 TTTACGACAA ACCTGACGTA A 921[Sequence list] SEQ ID NO: 1 Sequence length: 921 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Double strand Topology: Linear Sequence type: Genomic DNA Origin Organism name: Nitrosomonas europaea Strain name: IFO14298 Sequence characteristics Characteristic symbol: peptide Location: 1..921 Other information: tryptophan synthase gene Method for determining the characteristics: E sequence ATGTCAGACA TTCTCGATCG CATCCTTGCC GTGAAAAAAC AGGAGGTCGC GGCCGCCCGG 60 GCACGAAAAT CCCTGGAAGG AATCCGTATC CAGGCATGCATCCGTCGATCGATCTGCGTCGATCGATC AAACGGGCCA GCCCAAGCAA GGGTGTATTA CGCGGGCGAT CAGAAGCACC CAATCCGCAG 240 GGATCAGGGC ATGCGGAAAA CTCATCCGGG AAAAATCTGA TTCCGCAAGA TTTCATCCCG 300 GCAGAAATTG CGGCCAGTTA TGCCCGAAAT GGTGCTGCCT GCCTGTCAGT CCTGACAGAT 360 GAACAGTTTT TCATGGGCAG TGCCGATTTC TTGCGGCAAG CACGTGCTGC TTGTGATTTA 420 CCGGTATTGC GCAAGGATTT CATACTGGAC GAATATCAGG TCTACGAAGC ACGCGCGATG 480 GGAGCGGATT GCATACTGTT GATCGTCGCA GCATTTCTTT CACCGGTTTT CCA GCAGGAT 540 GCCTCTGTCA ATCAGGGCGA CAGTGCACTC GAACGGATGC GCATATTGGA AACCACGGCA 600 CAAGCACTGG GAATGGCCAT ACTGGTAGAA GTACACGATG CAGATGAGCT CGATCTCGCG 660 CTGCAATTGA CTACTCCGCT CATCGGGATC AACAACCGCA ACCTGCGAAC TTTCGAGACT 720 ACGCTGGATA CCACCGTTCA ATTGGTCAGA CGCATACCAT CCGAACGCAT CGTCGTCACC 780 GAAAGCGGTA TCCGTATCCC TGCCGATGTG GAAATGATGC TATCTCATCA TATTTACGCT 840 TTTCTGATCG GGGAAACATT CATGCGGGCA CCGGATCCGG GCGCCGCACT GGCAAGCCTG 900 TTTACGACAA ACCTGACGTA A 921

【0119】 配列番号:2 配列の長さ:1296 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:Genomic DNA 起源 生物名:Nitrosomonas europaea 株名:IFO14298 配列の特徴 特徴を表す記号:peptide 存在位置:29..949 他の情報:トリプトファン合成酵素遺伝子 特徴を決定した方法:E 配列 GAATTCTCCA ATCAGGTAAG TGCTTAAT ATG TCA GAC ATT CTC GAT CGC ATC 52 Met Ser Asp Ile Leu Asp Arg Ile 1 5 CTT GCC GTG AAA AAA CAG GAG GTC GCG GCC GCC CGG GCA CGA AAA TCC 100 Leu Ala Val Lys Lys Gln Glu Val Ala Ala Ala Arg Ala Arg Lys Ser 10 15 20 CTG GAA GGA ATC CGT AAG CAG GCA GAA GAA ATG CCT GCT CCG CGT GAT 148 Leu Glu Gly Ile Arg Lys Gln Ala Glu Glu Met Pro Ala Pro Arg Asp 25 30 35 40 TTT CTC CAG GCG ATA CGC GGC CGG ATC AGT CAG CAT CGT GCC GCT GTA 196 Phe Leu Gln Ala Ile Arg Gly Arg Ile Ser Gln His Arg Ala Ala Val 45 50 55 ATT GCA GAG ATC AAA CGG GCC AGC CCA AGC AAG GGT GTA TTA CGC GGG 244 Ile Ala Glu Ile Lys Arg Ala Ser Pro Ser Lys Gly Val Leu Arg Gly 60 65 70 CGA TCA GAA GCA CCC AAT CCG CAG GGA TCA GGG CAT GCG GAA AAC TCA 292 Arg Ser Glu Ala Pro Asn Pro Gln Gly Ser Gly His Ala Glu Asn Ser 75 80 85 TCC GGG AAA AAT CTG ATT CCG CAA GAT TTC ATC CCG GCA GAA ATT GCG 340 Ser Gly Lys Asn Leu Ile Pro Gln Asp Phe Ile Pro Ala Glu Ile Ala 90 95 100 GCC AGT TAT GCC CGA AAT GGT GCT GCC TGC CTG TCA GTC CTG ACA GAT 388 Ala Ser Tyr Ala Arg Asn Gly Ala Ala Cys Leu Ser Val Leu Thr Asp 105 110 115 120 GAA CAG TTT TTC ATG GGC AGT GCC GAT TTC TTG CGG CAA GCA CGT GCT 436 Glu Gln Phe Phe Met Gly Ser Ala Asp Phe Leu Arg Gln Ala Arg Ala 125 130 135 GCT TGT GAT TTA CCG GTA TTG CGC AAG GAT TTC ATA CTG GAC GAA TAT 484 Ala Cys Asp Leu Pro Val Leu Arg Lys Asp Phe Ile Leu Asp Glu Tyr 140 145 150 CAG GTC TAC GAA GCA CGC GCG ATG GGA GCG GAT TGC ATA CTG TTG ATC 532 Gln Val Tyr Glu Ala Arg Ala Met Gly Ala Asp Cys Ile Leu Leu Ile 155 160 165 GTC GCA GCA TTT CTT TCA CCG GTT TTC CAG CAG GAT GCC TCT GTC AAT 580 Val Ala Ala Phe Leu Ser Pro Val Phe Gln Gln Asp Ala Ser Val Asn 170 175 180 CAG GGC GAC AGT GCA CTC GAA CGG ATG CGC ATA TTG GAA ACC ACG GCA 628 Gln Gly Asp Ser Ala Leu Glu Arg Met Arg Ile Leu Glu Thr Thr Ala 185 190 195 200 CAA GCA CTG GGA ATG GCC ATA CTG GTA GAA GTA CAC GAT GCA GAT GAG 676 Gln Ala Leu Gly Met Ala Ile Leu Val Glu Val His Asp Ala Asp Glu 205 210 215 CTC GAT CTC GCG CTG CAA TTG ACT ACT CCG CTC ATC GGG ATC AAC AAC 724 Leu Asp Leu Ala Leu Gln Leu Thr Thr Pro Leu Ile Gly Ile Asn Asn 220 225 230 CGC AAC CTG CGA ACT TTC GAG ACT ACG CTG GAT ACC ACC GTT CAA TTG 772 Arg Asn Leu Arg Thr Phe Glu Thr Thr Leu Asp Thr Thr Val Gln Leu 235 240 245 GTC AGA CGC ATA CCA TCC GAA CGC ATC GTC GTC ACC GAA AGC GGT ATC 820 Val Arg Arg Ile Pro Ser Glu Arg Ile Val Val Thr Glu Ser Gly Ile 250 255 260 CGT ATC CCT GCC GAT GTG GAA ATG ATG CTA TCT CAT CAT ATT TAC GCT 868 Arg Ile Pro Ala Asp Val Glu Met Met Leu Ser His His Ile Tyr Ala 265 270 275 280 TTT CTG ATC GGG GAA ACA TTC ATG CGG GCA CCG GAT CCG GGC GCC GCA 916 Phe Leu Ile Gly Glu Thr Phe Met Arg Ala Pro Asp Pro Gly Ala Ala 285 290 295 CTG GCA AGC CTG TTT ACG ACA AAC CTG ACG TAA GCTGCGCTGC ACCATCAGTC 969 Leu Ala Ser Leu Phe Thr Thr Asn Leu Thr 300 305 GGGTAACTAT CTCCCCGACC ACGATATAAC AATAATGCTT CAATCAACCA AAAGGAGACC 1029 TTTATGAACT TCAGGAAACA ACTGACAGGC GGTTTGAGCA GCCTGATTCT TTCAGCAGTC 1089 ATGTCCGGCA GCCTGCTGGC AGCAGGTGTG GCAGAGTTTA ACGACAAGGG AGAACTGCTG 1149 CTGCCGAAAA ATTACCGTGA ATGGGTGATG GTCGGTACCC AGGTAACACC TAACGAATTG 1209 AACGATGGCA AAGCACCCTT CACCGAAATC AGAACAGTCT ATGTCGACCC GGAAAGCTAT 1269 GCTCACTGGA AAAAAACCGG TGAATTC 1296SEQ ID NO: 2 Sequence length: 1296 Sequence type: nucleic acid Number of strands: double-stranded Topology: linear Sequence type: Genomic DNA Origin Organism name: Nitrosomonas europaea Strain name: IFO14298 Sequence characteristics Features Symbol indicating peptide: Location of peptide: 29..949 Other information: Tryptophan synthase gene Characterization method: E sequence GAATTCTCCA ATCAGGTAAG TGCTTAAT ATG TCA GAC ATT CTC GAT CGC ATC 52 Met Ser Asp Ile Leu Asp Arg Ile 1 5 CTT GCC GTG AAA AAA CAG GAG GTC GCG GCC GCC CGG GCA CGA AAA TCC 100 Leu Ala Val Lys Lys Gln Glu Val Ala Ala Ala Arg Ala Arg Lys Ser 10 15 20 CTG GAA GGA ATC CGT AAG CAG GCA GAA GAA ATG CCT GCT CCG CGT GAT 148 Leu Glu Gly Ile Arg Lys Gln Ala Glu Glu Met Pro Ala Pro Arg Asp 25 30 35 40 TTT CTC CAG GCG ATA CGC GGC CGG ATC AGT CAG CAT CGT GCC GCT GTA 196 Phe Leu Gln Ala Ile Arg Gly Arg Ile Ser Gln His Arg Ala Ala Val 45 50 55 ATT GCA GAG ATC AAA CGG GCC AGC CCA AGC AAG GGT GTA TTA CGC GGG 244 Ile Ala Glu Ile Lys Arg Ala Ser Pro Ser Lys Gly Val Leu Arg Gly 60 65 70 CGA TCA GAA GCA CCC AAT CCG CAG GGA TCA GGG CAT GCG GAA AAC TCA 292 Arg Ser Glu Ala Pro Asn Pro Gln Gly Ser Gly His Ala Glu Asn Ser 75 80 85 TCC GGG AAA AAT CTG ATT CCG CAA GAT TTC ATC CCG GCA GAA ATT GCG 340 Ser Gly Lys Asn Leu Ile Pro Gln Asp Phe Ile Pro Ala Glu Ile Ala 90 95 100 GCC AGT TAT GCC CGA AAT GGT GCT GCC TGC CTG TCA GTC CTG ACA GAT 388 Ala Ser Tyr Ala Arg Asn Gly Ala Ala Cys Leu Ser Val Leu Thr Asp 105 110 115 120 GAA CAG TTT TTC ATG GGC AGT GCC GAT TTC TTG CGG CAA GCA CGT GCT 436 Glu Gln Phe Phe Met Gly Ser Ala Asp Phe Leu Arg Gln Ala Arg Ala 125 130 135 GCT TGT GAT TTA CCG GTA TTG CGC AAG GAT TTC ATA CTG GAC GAA TAT 484 Ala Cys Asp Leu Pro Val Leu Arg Lys Asp Phe Ile Leu Asp Glu Tyr 140 145 150 CAG GTC TAC GAA GCA CGC GCG ATG GGA GCG GAT TGC ATA CTG TTG ATC 532 Gln Val Tyr Glu Ala Arg Ala Met Gly Ala Asp Cys Ile Leu Leu Ile 155 160 165 GTC GCA GCA TTT CTT TCA CCG GTT TTC CAG CAG GAT GCC TCT GTC AAT 580 Val Ala Ala Phe Leu Ser Pro Val Phe Gln Gln Asp Ala Ser Val Asn 170 175 180 CAG GGC GAC AGT GCA CTC GAA CGG ATG CGC ATA TTG GAA ACC ACG GCA 628 Gln Gly Asp Ser Ala Leu Glu Arg Met Arg Ile Leu Glu Thr Thr Ala 185 190 195 200 CAA GCA CTG GGA ATG GCC ATA CTG GTA GAA GTA CAC GAT GCA GAT GAG 676 Gln Ala Leu Gly Met Ala Ile Leu Val Glu Val His Asp Ala Asp Glu 205 210 215 CTC GAT CTC GCG CTG CAA TTG ACT ACT CCG CTC ATC GGG ATC AAC AAC 724 Leu Asp Leu Ala Leu Gln Leu Thr Thr Pro Leu Ile Gly Ile Asn Asn 220 225 230 CGC AAC CTG CGA ACT TTC GAG ACT ACG CTG GAT ACC ACC GTT CAA TTG 772 Arg Asn Leu Arg Thr Phe Glu Thr Thr Leu Asp Thr Thr Val Gln Leu 235 240 245 GTC AGA CGC ATA CCA TCC GAA CGC ATC GTC GTC ACC GAA AGC GGT ATC 820 Val Arg Arg Ile Pro Ser Glu Arg Ile Val Val Thr Glu Ser Gly Ile 250 255 260 CGT ATC CCT GCC GAT GTG GAA ATG ATG CTA TCT CAT CAT ATT TAC GCT 868 Arg Ile Pro Ala Asp Val Glu Met Met Leu Ser His His Ile Tyr Ala 265 270 275 280 TTT CTG ATC GGG GAA ACA TTC ATG CGG GCA CCG GAT CCG GGC GCC GCA 916 Phe Leu Ile Gly Glu Thr Phe Met Arg Ala Pro Asp Pro Gly Ala Ala 285 290 295 CTG GCA AGC CTG TTT ACG ACA AAC CTG ACG TAA GCTGCGCTCT ACCATCAGTC 969 Leu Ala Ser Leu Phe Thr Thr Asn Leu Thr 300 305 GGGTAACTATTCACTCTCACTCTCTCCC CAATCAACCA AAAGGAGACC 1029 TTTATGAACT TCAGGAAACA ACTGACAGGC GGTTTGAGCA GCCTGATTCT TTCAGCAGTC 1089 ATGTCCGGCA GCCTGCTGGC AGCAGGTGTG GCAGAGTTTA ACGACAAGGG AGAACTGCTG 1149 CTGCCGAAAA ATTACCGTGA ATGGGTGATG GTCGGTACCC AGGTAACACC TAACGAATTG 1209 AACGATGGCA AAGCACCCTT CACCGAAATC AGAACAGTCT ATGTCGACCC GGAAAGCTAT 1269 GCTCACTGGA AAAAAACCGG TGAATTC 1296

【0120】 配列番号:3 配列の長さ:25 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成プライマーDNA 配列 CCAATCAGGT AAGTGCTTAA TATG 24SEQ ID NO: 3 Sequence length: 25 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: other nucleic acids Synthetic primer DNA sequence CCAATCAGGT AAGTGCTTAA TATG 24

【0121】 配列番号:4 配列の長さ:24 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成プライマーDNA 配列 CGGTTTTTTT CCAGTGAGCA TAGC 24SEQ ID NO: 4 Sequence length: 24 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: other nucleic acids Synthetic primer DNA sequence CGGTTTTTTT CCAGTGAGCA TAGC 24

【0122】 配列番号:5 配列の長さ:19 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成プライマーDNA 配列 CCGTCGTTTT ACAACGTCG 19SEQ ID NO: 5 Sequence length: 19 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: other nucleic acid Synthetic primer DNA sequence CCGTCGTTTT ACAACGTCG 19

【0123】 配列番号:6 配列の長さ:25 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成プライマーDNA 配列 ATACGGGCAG ACATGGCCTG CCCGG 25SEQ ID NO: 6 Sequence length: 25 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: other nucleic acid Synthetic primer DNA sequence ATACGGGCAG ACATGGCCTG CCCGG 25

【0124】 配列番号:7 配列の長さ:29 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成プライマーDNA 配列 CGGGATCCAA CAAATAAGGA AATGTTATG 29SEQ ID NO: 7 Sequence length: 29 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: other nucleic acid Synthetic primer DNA sequence CGGGATCCAA CAAATAAGGA AATGTTATG 29

【0125】 配列番号:8 配列の長さ:30 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成プライマーDNA 配列 CCAGATCTTC CATATAAATG CCTCTATTAG 30SEQ ID NO: 8 Sequence length: 30 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: other nucleic acids Synthetic primer DNA sequence CCAGATCTTC CATATAAATG CCTCTATTAG 30

【0126】 配列番号:9 配列の長さ:28 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成プライマーDNA 配列 CGAGATCTTC GAAATATTGA TGAGCAGC 28SEQ ID NO: 9 Sequence length: 28 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: other nucleic acids Synthetic primer DNA sequence CGAGATCTTC GAAATATTGA TGAGCAGC 28

【0127】 配列番号:10 配列の長さ:25 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成プライマーDNA 配列 CGGGATCCGT AAATATGCGG GTCAG 25SEQ ID NO: 10 Sequence length: 25 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: other nucleic acid Synthetic primer DNA sequence CGGGATCCGT AAATATGCGG GTCAG 25

【0128】 配列番号:11 配列の長さ:29 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成プライマーDNA 配列 GGCTGCAGGA TCCAGCCAGA AAGTGAGGG 29SEQ ID NO: 11 Sequence length: 29 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: other nucleic acids Synthetic primer DNA sequence GGCTGCAGGA TCCAGCCAGA AAGTGAGGG 29

【0129】 配列番号:12 配列の長さ:27 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成プライマーDNA 配列 GGCAGCTGCC GTCCCGTCAA GTCAGCG 27SEQ ID NO: 12 Sequence length: 27 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single strand Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic primer DNA sequence GGCAGCTGCC GTCCCGTCAA GTCAGCG 27

【0130】 配列番号:13 配列の長さ:27 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成プライマーDNA 配列 GGATGCATGC GAGAGTAGGG AACTGCC 27SEQ ID NO: 13 Sequence length: 27 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: other nucleic acid Synthetic primer DNA sequence GGATGCATGC GAGAGTAGGG AACTGCC 27

【0131】 配列番号:14 配列の長さ:37 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成プライマーDNA 配列 GGCTGCAGCA TGCGACAGGA AGAGTTTGTA GAAACGC 37SEQ ID NO: 14 Sequence length: 37 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single strand Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic primer DNA sequence GGCTGCAGCA TGCGACAGGA AGAGTTTGTA GAAACGC 37

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】製造例1の(1)で得た1.3 kb EcoRI 断片の
制限酵素地図である。図中、黒線はN. europaea 由来の
外来DNAを、白線部分はtrpX遺伝子のコーディング領域
を示す。
FIG. 1 is a restriction map of a 1.3 kb Eco RI fragment obtained in Production Example 1 (1). In the figure, the black line indicates the foreign DNA derived from N. europaea , and the white line indicates the coding region of the trpX gene.

【図2】製造例1の(2)におけるtrpX遺伝子への変異
導入と、この遺伝子を含むベクターの構築図である。図
中、△trpXは欠損したtrpX遺伝子、AmpRはアンピシリン
耐性遺伝子を示す。
FIG. 2 is a diagram showing the introduction of a mutation into the trpX gene in (2) of Production Example 1 and the construction of a vector containing this gene. In the figure, Δ trpX indicates a trpX gene which has been deleted, and Amp R indicates an ampicillin resistance gene.

【図3】製造例1の(2)におけるthiX合成遺伝子への
変異導入と、この遺伝子を含むベクターpNHR2の構築図
である。図中、AmpRはアンピシリン耐性遺伝子、KmR
カナマイシン耐性遺伝子を表す。lacZはβ−ガラクトシ
ダーゼ遺伝子を示す。
FIG. 3 is a diagram showing the introduction of a mutation into a thiX synthetic gene and the construction of a vector pNHR2 containing this gene in (2) of Production Example 1. In the figure, Amp R represents an ampicillin resistance gene, and Km R represents a kanamycin resistance gene. lacZ indicates the β-galactosidase gene.

【図4】製造例1の(2)におけるtrpX遺伝子への変異
導入と、この遺伝子を含むベクターの構築図である。図
中、△trpXは欠損したtrpX遺伝子、KmRはカナマイシン
耐性遺伝子、lacZはβ−ガラクトシダーゼ遺伝子を示
す。
FIG. 4 is a diagram showing the introduction of a mutation into the trpX gene and the construction of a vector containing this gene in Production Example 1 (2). In the figure, Δ trpX indicates a trpX gene which has been deleted, Km R indicates a kanamycin resistance gene, and lacZ indicates a β-galactosidase gene.

【図5】製造例1における相同的組換えによるトリプト
ファン要求性株の作製概念図である。図中、KmRはカナ
マイシン耐性遺伝子、lacZはβ−ガラクトシダーゼ遺伝
子を示す。△trpXは欠損したtrpX遺伝子を表す。TrpF
7、TrpR1288、LacF295およびLacR3375はPCRに使用した
プライマーを示し、矢印はその方向を示す。
FIG. 5 is a conceptual diagram of production of a tryptophan-requiring strain by homologous recombination in Production Example 1. In the figure, Km R indicates a kanamycin resistance gene, and lacZ indicates a β-galactosidase gene. Δ trpX indicates a trpX gene that was deleted. TrpF
7. TrpR1288, LacF295 and LacR3375 indicate the primers used for PCR, and the arrow indicates the direction.

【図6】製造例1における相同的組換えによるトリプト
ファン要求性株の作製概念図である。図中、KmRはカナ
マイシン耐性遺伝子、lacZはβ−ガラクトシダーゼ遺伝
子を示す。△trpXは欠損したtrpX遺伝子を表す。TrpF7
およびTrpR1288はPCRに使用したプライマーを示し、矢
印はその方向を示す。
FIG. 6 is a conceptual diagram of preparation of a tryptophan-requiring strain by homologous recombination in Production Example 1. In the figure, Km R indicates a kanamycin resistance gene, and lacZ indicates a β-galactosidase gene. Δ trpX indicates a trpX gene that was deleted. TrpF7
And TrpR1288 indicate the primers used for PCR, and the arrow indicates the direction.

【図7】実施例におけるpHLUX20の構築過程を示す概略
図である。KmRはカナマイシン耐性遺伝子、rrnB T1T2
は大腸菌リボゾームRNA遺伝子のターミネーターを示
す。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a construction process of pHLUX20 in Examples. Km R is the kanamycin resistance gene, rrnB T1T2
Indicates a terminator of the Escherichia coli ribosomal RNA gene.

【図8】実施例で用いたpKTK40の構築過程を示す概略図
である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing the construction process of pKTK40 used in the examples.

【図9】凍結菌体を−20℃で保存したときの残存発光量
を示すグラフである。凍結の発光量を100%とした。
FIG. 9 is a graph showing the amount of residual luminescence when frozen cells are stored at −20 ° C. The amount of luminescence during freezing was set to 100%.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) (C12N 1/21 C12R 1:01) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) (C12N 1/21 C12R 1:01)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ルシフェラーゼ遺伝子を有するアンモニ
ア酸化細菌を凍結するに際し、前記アンモニア酸化細菌
の生物発光能力を保護し、かつ硝化阻害物質に対する応
答能力を保護する蛋白質を含む保護剤を共存させるアン
モニア酸化細菌の凍結菌体の調製方法。
1. An ammonia-oxidizing bacterium that protects the bioluminescent ability of the ammonia-oxidizing bacterium and freezes the ammonia-oxidizing bacterium having a luciferase gene, and that coexists with a protective agent containing a protein that protects the response ability to a nitrification inhibitor. Preparation method of frozen cells of
【請求項2】 保護剤がアルブミン、グロブリンおよび
スキムミルクからなる群から選ばれる少なくとも1種で
ある請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the protective agent is at least one selected from the group consisting of albumin, globulin and skim milk.
【請求項3】 ルシフェラーゼ遺伝子を有するアンモニ
ア酸化細菌を、このアンモニア酸化細菌の生物発光能力
を保護し、かつ硝化阻害物質に対する応答能力を保護す
る蛋白質を含む保護剤を共存させて凍結させてなるアン
モニア酸化細菌の凍結菌体。
3. Ammonia obtained by freezing ammonia-oxidizing bacteria having a luciferase gene in the presence of a protective agent containing a protein that protects the bioluminescence ability of the ammonia-oxidizing bacteria and also protects the ability to respond to nitrification inhibitors. Frozen cells of oxidizing bacteria.
JP11067954A 1999-03-15 1999-03-15 Preparation of frozen microbial cell body of ammonia oxidative bacterium and frozen microbial cell body Pending JP2000262285A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104004690A (en) * 2014-06-15 2014-08-27 华中农业大学 Nitrobacteria and culturing method for nitrobacteria

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