JP2003038199A - Method for molecular genetically analyzing and evaluating polluted environment and environmental sample - Google Patents

Method for molecular genetically analyzing and evaluating polluted environment and environmental sample

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JP2003038199A
JP2003038199A JP2001345154A JP2001345154A JP2003038199A JP 2003038199 A JP2003038199 A JP 2003038199A JP 2001345154 A JP2001345154 A JP 2001345154A JP 2001345154 A JP2001345154 A JP 2001345154A JP 2003038199 A JP2003038199 A JP 2003038199A
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孝規 東原
Keiko Kitamura
恵子 北村
Michinari Sunamura
倫成 砂村
Ryuichiro Kurane
隆一郎 倉根
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new method for molecular genetic detection and determination which can be carried out with a non-RI method and applied to the whole microorganisms and a specific microorganism in the environment, and to provide a method for analyzing and evaluating a polluted environment and an environmental sample by using that method. SOLUTION: A method for detecting and measuring a nucleic acid of a specific functional microorganism in an environmental sample with a non-RI method, and analyzing the priority of the specific functional microorganism in the environment. The method comprises (1) a process in which a target nucleic acid is extracted from a microorganism-containing specimen taken out from the environment, and purifying and storing the targeting nucleic acid, (2) a process in which a sequence specific to the specific functional microorganism is selected, and a non-IR labeled nucleic acid probe specific to the specific functional microorganism is prepared, (3) a process in which the nucleic acid obtained in the process (1) is fixed on a base board, the probe prepared in the process (2) is applied on the treated base board, and thereby hybridization is performed, followed by washing, (4) a process in which the signal attributable to the hybridized non-IR labeled nucleic acid probe is analyzed after visualization, and the quantitative value is obtained, and (5) a process in which the obtained quantitative value is compared with the quantitative values determined on whole organisms and on each domain of the living world, and the priority of the specific functional microorganism is calculated.

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、広くは汚染環境の
解析・評価法に関し、具体的には、有害化学物質汚染環
境、特に石油汚染環境の診断や当該汚染環境の微生物に
よるバイオ環境修復(バイオレメディエーション)過程
を分子遺伝学的に解析・評価する手法、および、有用物
質生産微生物または病原微生物等の有害微生物を分子遺
伝学的に検出・定量し、解析する手法、ならびに、これ
らの微生物を含む環境および環境試料を解析・評価する
手法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a method for analyzing and evaluating a polluted environment, and specifically, for diagnosing a polluted environment of toxic chemicals, particularly a petroleum polluted environment, and repairing a bioenvironment by microorganisms in the polluted environment ( Bioremediation) is a method of molecular genetic analysis / evaluation, and a method of molecular genetically detecting / quantifying and analyzing harmful microorganisms such as useful substance-producing microorganisms or pathogenic microorganisms, and these microorganisms. The present invention relates to a method for analyzing and evaluating an environment including an environmental sample.

【0002】[0002]

【従来の技術】これまで、汚染環境の評価法としては、
ガスクロマトグラフィーや高速液体クロマトグラフィー
等の各種分画法と各種元素分析法や質量分析法、光学的
検出法等を組み合わせた分析機器を用いて、環境中の有
害化学物質を定性・定量分析する手法が広く用いられて
いる。また、汚染環境試料の酸素要求量を測定するCOD
法およびBOD法もある。しかし、汚染環境に限らず環境
試料中に存在する特定微生物(群)を対象とした簡便で
信頼性の高い分子遺伝学的評価法は開発途上にあり、特
定微生物(群)の優占度解析を可能にするような手法は
未だ確立されていない。石油成分等一部の環境汚染物質
については、その自然浄化を左右する物理化学的要因の
解明を通し様々な処理手法や処理技術が開発されてきて
いる。
2. Description of the Related Art Up to now, as a method for evaluating a polluted environment,
Qualitative and quantitative analysis of harmful chemical substances in the environment using analytical equipment that combines various fractionation methods such as gas chromatography and high performance liquid chromatography with various elemental analysis methods, mass spectrometry methods, optical detection methods, etc. The method is widely used. In addition, COD that measures the oxygen demand of polluted environmental samples
Law and BOD method are also available. However, a simple and reliable molecular genetic evaluation method for specific microorganisms (groups) present in environmental samples, not limited to contaminated environments, is in the process of development, and the dominance analysis of specific microorganisms (group) is underway. There is no established method to enable the. For some environmental pollutants such as petroleum components, various treatment methods and treatment techniques have been developed by elucidating the physicochemical factors that influence natural purification.

【0003】しかし、自然浄化の担い手である自然界の
微生物群集の構成や群集の変動、汚染環境で優占する汚
染物質分解菌の特性等を簡便かつ高精度で解析・評価す
る方法がなく、処理技術の有効性やその普遍性を評価す
ることが困難な状況にある。
However, there is no simple and highly accurate method for analyzing and evaluating the composition and variation of the microbial community in nature, which is responsible for natural purification, and the characteristics of pollutant-degrading bacteria that dominate the polluted environment. It is difficult to evaluate the effectiveness of technology and its universality.

【0004】この汚染環境中の微生物を対象とした環境
評価を実施する上では、寒天平板培地を用いた平板培養
・計数法や液体培地を用いたMPN(最確数)培養・計数
法がある。しかし、上述の従来の培養・計数法は、多く
の手間と労力がかかり、特定分解微生物の検出に長い培
養時間を要するという難点があった。
[0004] In carrying out environmental evaluation for microorganisms in this contaminated environment, there are a plate culture / counting method using an agar plate medium and an MPN (most probable number) culture / counting method using a liquid medium. . However, the above-mentioned conventional culture / counting method has a drawback that it takes a lot of time and labor and requires a long culture time to detect the specific degrading microorganism.

【0005】それに加え、自然界に生息する微生物の
内、これら従来の分離・培養法で検出できる微生物の数
は極めて少ない。すなわち、蛍光DNA染色剤で染色し顕
微鏡下で計数する直接顕微鏡計数法(たとえば、J. E.
Hobbie, R.J. Daley,and S. Jasper: Appl. Environ. M
icrobiol. 33:1225-1228, 1977やK. G. Porter and Y.
S. Feig: Limnol. Oceanogr. 25: 943-948, 1980)で得
られた全菌数と比較して、分離・培養可能な微生物の割
合は1%以下でしかないと考えられる(R. I. Amann,
W. Ludwig and K-H. Schleifer: Phylogenetic Identif
ication and In Situ Detection of Individual Microb
ial Cell without Cultivation, Microbial. Rev., 59,
143-169, 1995)。したがって、そこに生息する微生物
群集全体の構成や群集変動、特定微生物の挙動等に関す
る解析を行うことが困難であるという大きな欠点があっ
た。
In addition, the number of microorganisms inhabiting the natural world that can be detected by these conventional separation / culturing methods is extremely small. That is, a direct microscopic counting method (for example, JE that stains with a fluorescent DNA stain and counts under a microscope).
Hobbie, RJ Daley, and S. Jasper: Appl. Environ. M
icrobiol. 33: 1225-1228, 1977 and KG Porter and Y.
S. Feig: Limnol. Oceanogr. 25: 943-948, 1980), the ratio of microorganisms that can be separated and cultivated is considered to be less than 1% (RI Amann,
W. Ludwig and KH. Schleifer: Phylogenetic Identif
ication and In Situ Detection of Individual Microb
ial Cell without Cultivation, Microbial. Rev., 59,
143-169, 1995). Therefore, there is a major drawback that it is difficult to analyze the composition of the whole microbial community inhabiting the habitat, the fluctuation of the community, the behavior of specific microorganisms, and the like.

【0006】そこで近年、全微生物または特定微生物を
対象として、それらに特異的なDNAプローブを用い、従
来の分離・培養法に依存しない分子遺伝学的な検出およ
び定量化が試みられている。たとえば、RIラベルしたオ
リゴヌクレオチドプローブを用いたブロットハイブリダ
イゼーション法による分子レベルでの検出、定量化手法
が報告されている(S. J. Giovannoni, T. B. Britschg
i, C. L. Moyer, K. G. Field: Genitic diversity in
Srgasso Sea bacterioplankton. Nature, 345:60-63, 1
990)。また、ハイブリダイゼーションを行う上で必要
であるプローブの遊離曲線解析手法が、RI標識したオリ
ゴヌクレオチドプローブを用いて報告されている(D.
A. E. Zheng, D. A. Stahl, and L. Raskin:Character
ization of Universal Samll-Subunit rRNA Hybridizat
ion Probes for Quantitative Molecular Microbial Ec
ology Studies. Applied and Environmental Microbiol
ogy, 62: 4504-4513, 1996)。
Therefore, in recent years, molecular genetic detection and quantification have been attempted for all microorganisms or specific microorganisms by using DNA probes specific thereto and independent of conventional separation / culture methods. For example, a molecular level detection and quantification method by a blot hybridization method using an RI-labeled oligonucleotide probe has been reported (SJ Giovannoni, TB Britschg.
i, CL Moyer, KG Field: Genitic diversity in
Srgasso Sea bacterioplankton. Nature, 345: 60-63, 1
990). In addition, a probe release curve analysis method required for hybridization has been reported using RI-labeled oligonucleotide probes (D.
AE Zheng, DA Stahl, and L. Raskin: Character
ization of Universal Samll-Subunit rRNA Hybridizat
ion Probes for Quantitative Molecular Microbial Ec
ology Studies. Applied and Environmental Microbiol
ogy, 62: 4504-4513, 1996).

【0007】しかし、従来の方法は、RI標識したプロー
ブの利用を前提としているため、その検出や定量には特
別なRI取扱施設の利用が不可欠であり、そのために、通
常の実験室でモニタリングすることができず、したがっ
てこのモニタリング手法のキット化、および、その自動
化に向けた技術開発は困難である。
However, since the conventional method is premised on the use of an RI-labeled probe, the use of a special RI-handling facility is indispensable for its detection and quantification, and for this reason, it is monitored in an ordinary laboratory. Therefore, it is difficult to make a kit of this monitoring method and to develop the technology for its automation.

【0008】この他の分子遺伝学的な検出および定量化
手法として、特定微生物に特異的なDNAプライマーを用
い、特定微生物の標的遺伝子領域を増幅し定量的に解析
することを可能にする定量PCR手法がある(たとえば、
L. G. Lee, C. R. Connell and W. Bloch: Nucleic Aci
ds Research, 21, 3761-3766, 1993)。しかし、この手
法では、環境中の全微生物群集の定量値を得ることが困
難であり、特定微生物の全微生物に占める割合(優占
度)を解析することができないという大きな技術的限界
がある。
[0008] As another molecular genetic detection and quantification method, a quantitative PCR which enables a target gene region of a specific microorganism to be amplified and quantitatively analyzed by using a DNA primer specific to the specific microorganism. There are methods (for example,
LG Lee, CR Connell and W. Bloch: Nucleic Aci
ds Research, 21, 3761-3766, 1993). However, with this method, it is difficult to obtain a quantitative value of the total microbial community in the environment, and there is a large technical limitation that the ratio (dominance) of a specific microorganism to all the microorganisms cannot be analyzed.

【0009】また、分離・培養法によらず細胞レベルで
特定微生物を検出する場合には、FISH法が用いられてい
る(R. I. Amann et al.: 1995、前出)。さらに、水環
境試料を対象とし、細胞レベルで全群集に占める特定微
生物の割合を解析する場合には、FISH-DC法が有効であ
る(A. Maruyama and M. Sunamura: Simultaneous dire
ct counting of total and specific microbial cells
in seawater, using adeep-sea microbe as biomarker.
Applied and Environmental Microbiology, 66: 2211-
2215, 2000)。しかし、環境中で大多数を占める代謝活
性の低い微生物細胞を検出・識別するには、何らかのシ
グナル増幅手段を併用する必要があり、現時点ではまだ
大きな技術的限界がある(A. Maruyama and M. Sunamur
a: 2000、前出)。
The FISH method has been used to detect a specific microorganism at the cellular level regardless of the separation / culture method (RI Amann et al .: 1995, supra). Furthermore, the FISH-DC method is effective for analyzing the proportion of specific microorganisms in the total community at the cellular level in water environment samples (A. Maruyama and M. Sunamura: Simultaneous dire
ct counting of total and specific microbial cells
in seawater, using adeep-sea microbe as biomarker.
Applied and Environmental Microbiology, 66: 2211-
2215, 2000). However, in order to detect and identify microbial cells with low metabolic activity that make up the majority in the environment, some kind of signal amplification means must be used in combination, and there are still major technical limitations at this time (A. Maruyama and M. Sunamur
a: 2000, supra).

【0010】自然環境中の微生物の多様性や微生物群集
構造は、従来の分離・培養法による解析に加えて、環境
微生物試料の直接核酸抽出試料を対象としたPCR、クロ
ーニング、塩基配列決定および分子系統解析という一連
の手法を用い、徐々に解明されつつある(たとえば、T.
M. Schmidt, E. F. DeLong and N. R. Pace: Analysis
of a marine picoplankton community by 16S rRNA ge
ne cloning and sequencing, J. Bacteriol., 14, 4371
-4378, 1991)。
The microbial diversity and microbial community structure in the natural environment are analyzed by conventional separation and culture methods, and in addition to direct nucleic acid extraction of environmental microbial samples, PCR, cloning, nucleotide sequencing and molecular analysis are conducted. It is gradually being elucidated using a series of methods called systematic analysis (for example, T.
M. Schmidt, EF DeLong and NR Pace: Analysis
of a marine picoplankton community by 16S rRNA ge
ne cloning and sequencing, J. Bacteriol., 14, 4371
-4378, 1991).

【0011】これらの手法を用いた解析から、石油等で
汚染された環境中には、従来の方法では分離・培養が困
難であった特殊な微生物群が出現することが明らかにさ
れつつある。たとえば、芳香族炭化水素分解菌Cyclocla
sticus pugetiiが、米国西海岸(S. E. Dyksterhouse,
J. P. Gray, R. P. Herwig, J. C. Lara and J. T. Sta
ley, Cycloclasticus pugetii gen. nov., sp. nov., a
n aromatic hydrocarbon-degrading bacterium from ma
rine sediments, Int. J. Syst. Bacteriol.,45, 116-1
23, 1995)および日本海沿岸で見出されており、また脂
肪族炭化水素分解菌Alcanivorax borkumensisが、北海
(M. M. Yakimov, P. N. Golyshin, S.Lang, E. R. Moo
re, W. R. Abraham, H. Lunsdorf and K. N. Timmis: A
lcanivorax borkumensis gen. nov., sp. nov., a ne
w, hydrocarbon-degrading and surfactant-producing
marine bacterium, Int. J. Syst. Bacteriol., 48, 33
9-348, 1998)、瀬戸内海沿岸、および日本海沿岸等
(岸良と原山:生物工学会、講演要旨集P.291、1998)
で見出されている。これらの中で、、上述したような全
菌数測定法とMPN培養計数法を組み合わせてさらにその
精度を向上させた方法を用いて、全菌数に対するCycloc
lasticus pugetiiの優占度解析は、既に実施されている
(特願平11−237818号)。しかし、上記の微生物群の優
占度解析を、RI使用の有無に係わらず、分子遺伝学的手
法で行った事例はない。
From the analysis using these methods, it is becoming clear that a special microbial group, which has been difficult to separate and culture by the conventional method, appears in the environment polluted with petroleum or the like. For example, the aromatic hydrocarbon degrading bacterium Cyclocla
sticus pugetii on the US West Coast (SE Dyksterhouse,
JP Gray, RP Herwig, JC Lara and JT Sta
ley, Cycloclasticus pugetii gen. nov., sp. nov., a
n aromatic hydrocarbon-degrading bacterium from ma
rine sediments, Int. J. Syst. Bacteriol., 45, 116-1
23, 1995) and the aliphatic hydrocarbon-degrading bacterium Alcanivorax borkumensis, which was found in the coast of the Sea of Japan, and the North Sea (MM Yakimov, PN Golyshin, S. Lang, ER Moo
re, WR Abraham, H. Lunsdorf and KN Timmis: A
lcanivorax borkumensis gen. nov., sp. nov., a ne
w, hydrocarbon-degrading and surfactant-producing
marine bacterium, Int. J. Syst. Bacteriol., 48, 33
9-348, 1998), the coast of the Seto Inland Sea, the coast of the Sea of Japan, etc. (Kishira and Harayama: Biotechnology Society, Proceedings, P.291, 1998)
Have been found in. Among them, a method in which the above-mentioned total cell count method and MPN culture counting method were combined to further improve its accuracy was used to measure the Cycloc
The dominance analysis of lasticus pugetii has already been carried out (Japanese Patent Application No. 11-237818). However, there is no case where the above-mentioned dominance analysis of microbial groups was carried out by a molecular genetic method regardless of the use of RI.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、自然環境に
生息する全微生物とそこに生育する特定の微生物の両者
を対象とし、その分子遺伝学的な検出および定量化を、
PCR法および放射性同位体を用いずに、Non-RI法(放射
性同位体を利用しない方法)により行うことができる新
規手法、並びに該手法を用いる汚染環境の解析・評価法
に関し、有害化学物質汚染環境、特に石油汚染環境のモ
ニタリングや該汚染環境の微生物によるバイオ環境修復
(バイオレメディエーション)過程を分子遺伝学的に解
析・評価するための方法の提供を目的とする。また、本
発明は、自然環境または人工的環境中の、有用物質生産
微生物、および病原微生物等の有害微生物を分子遺伝学
的に検出・定量する手法の提供を目的とする。さらに、
自然環境または人工的環境中における、酵素等の有用物
質を生産する特定の微生物、および病原微生物等特定機
能微生物の優占度を分子遺伝学的に解析し、該環境から
採取された環境試料の有用性および有害性を解析・評価
する手法を提供することもまた、本発明の目的に包含さ
れる。また、本明細書中に開示する、新規に開発された
石油分解菌Alcanivorax borkumensisに特異的な核酸プ
ローブは、該石油分解菌の検出・定量、およびそれによ
る油濁環境および環境試料の解析・評価のための有用な
ツールとして、本発明により提供されるものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is directed to both all microorganisms inhabiting the natural environment and specific microorganisms growing therein, and its molecular genetic detection and quantification are carried out.
Regarding a new method that can be performed by the Non-RI method (method that does not use radioactive isotope) without using PCR method and radioactive isotope, and analysis and evaluation method of polluted environment using the method It is an object of the present invention to provide a method for monitoring and monitoring an environment, particularly an oil-polluted environment, and for analyzing and evaluating a bio-environmental repair (bioremediation) process by microorganisms in the polluted environment by molecular genetics. Another object of the present invention is to provide a method for molecular genetically detecting and quantifying harmful microorganisms such as useful substance-producing microorganisms and pathogenic microorganisms in a natural environment or an artificial environment. further,
In a natural environment or an artificial environment, specific genetic microorganisms that produce useful substances such as enzymes, and dominance of specific functional microorganisms such as pathogenic microorganisms are analyzed by molecular genetics, and environmental samples collected from the environment are analyzed. It is also included in the object of the present invention to provide a method for analyzing / evaluating usefulness and harmfulness. Further, the nucleic acid probe disclosed in the present specification, which is specific to the newly developed petroleum-degrading bacterium Alcanivorax borkumensis, is used for detection / quantification of the petroleum-degrading bacterium, and analysis / evaluation of an oil-saturated environment and environmental samples thereby. It is provided by the present invention as a useful tool for.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】人為的に管理された環境
から外部に流出した石油等の環境汚染物質は、自然界の
微生物活動により徐々に分解され、時間とともに自然浄
化されていく。それがPCB等の難分解性物質である場合
には分解に長い時間を要することになるが、その汚染が
一般微生物の生育にも影響を及ぼす場合には、その汚染
環境に特異的な微生物(群)が優占していくものと考え
られる。
[Means for Solving the Problems] Environmental pollutants such as petroleum that have flowed out from an artificially controlled environment are gradually decomposed by microbial activities in the natural world and are naturally purified over time. If it is a persistent substance such as PCB, it will take a long time to decompose, but if the contamination affects the growth of general microorganisms, microorganisms specific to the contaminated environment ( It is thought that the group) will dominate.

【0014】たとえば、海洋には、現場微生物群集の1
%以下のレベルで炭化水素分解菌が広く分布していると
言われているが、石油汚染海域ではその比率がしばしば
10%以上にもなると言われており(R. M. Atlas: Petro
leum biodegradation and oil spill bioremediation,
Marine Pollution Bulltetin, 31, 178-182, 1995、R.
M. Atlas and R. Bartha: Hydrocarbon Biodegradation
and Oil Spill Bioremediation. In: Advances in Mic
robiolbial Ecology, Ed. K. C. Marshall, PlenumPres
s, New York, 12, 287-338, 1992)、微生物群集全体に
占める分解菌の割合は石油汚染の程度を反映すると考え
られている(R. M. Atlas and R. Bartha: 1992、前
出)。
For example, in the ocean, one of the field microbial communities
It is said that hydrocarbon degrading bacteria are widely distributed at a level of less than%, but the ratio is often high in petroleum-polluted areas.
It is said to be over 10% (RM Atlas: Petro
leum biodegradation and oil spill bioremediation,
Marine Pollution Bulltetin, 31, 178-182, 1995, R.
M. Atlas and R. Bartha: Hydrocarbon Biodegradation
and Oil Spill Bioremediation. In: Advances in Mic
robiolbial Ecology, Ed. KC Marshall, PlenumPres
S., New York, 12, 287-338, 1992), and the proportion of degrading bacteria in the entire microbial community is considered to reflect the degree of oil pollution (RM Atlas and R. Bartha: 1992, supra).

【0015】また、木材処理施設から排出されるクレオ
ソート(約85%の多環芳香族炭化水素 [PAHs] を含有す
る)で汚染された港湾の堆積物中のPAHs分解菌数が調査
されている(A. D. Geiselbrecht et al: Enumeration
and Phylogenetic Analysisof Polycyclic Aromatic Hy
drocarbon-Degrading Mairne Bacteria from PugetSoun
d Sediment, Appl. Environ. Microbiol., 62, 3344-33
49, 1996)。それによると、MPN培養計数法により計数
された、PAHs分解菌数は、汚染サイトで104〜107 MPN/
g (乾燥重量)、非汚染サイトで103〜104 MPN/g (乾燥
重量)であった。一方、堆積物中の全菌数は109 cells/
g (乾燥重量)程度で、汚染サイトと非汚染サイト間でほ
とんど差がみられなかったという。すなわち、クレオソ
ート汚染サイトでは、PAHs分解菌が非汚染サイトの10〜
1000倍多いというだけでなく、全微生物群集に占める割
合も1%程度にまで増大していた。このように、環境が
汚染されたことを反映して微生物群集に占める汚染物質
分解菌群の割合が増大していることが見出されており、
汚染物質分解菌の優占度は汚染環境のよい指標になると
考えられる。
In addition, the number of PAHs-degrading bacteria in harbor sediments contaminated with creosote (containing approximately 85% of polycyclic aromatic hydrocarbons [PAHs]) discharged from wood processing facilities was investigated. (AD Geiselbrecht et al: Enumeration
and Phylogenetic Analysisof Polycyclic Aromatic Hy
drocarbon-Degrading Mairne Bacteria from PugetSoun
d Sediment, Appl. Environ. Microbiol., 62, 3344-33
49, 1996). According to it, the number of PAHs degrading bacteria, which was counted by MPN culture counting method, was 10 4 to 10 7 MPN / at the contaminated site.
g (dry weight), 10 3 to 10 4 MPN / g (dry weight) at the non-contaminated site. On the other hand, the total number of bacteria in the sediment is 10 9 cells /
It was said that there was almost no difference between the contaminated site and the non-contaminated site at about g (dry weight). That is, in the creosote-contaminated site, PAHs degrading bacteria were
Not only was it 1000 times more common, but its proportion in the total microbial community had also increased to about 1%. In this way, it has been found that the proportion of the pollutant-decomposing bacteria group in the microbial community is increasing, reflecting the pollution of the environment,
The predominance of contaminant-degrading bacteria is considered to be a good indicator of the polluted environment.

【0016】しかし、上記報告の石油分解菌数やPAHs分
解菌数は、いずれの場合も多大な労力と時間を要する平
板培養法やMPN法による培養法により検出・計数された
ものである。また、前述のように分離・培養できる微生
物の数は通常全微生物群集の1%以下であることから、
培養法による計数では環境微生物群集中の分解微生物数
が十分に反映されていないという欠点がある。さらに、
本発明による方法にあるように、環境微生物群集中の特
定の分解菌(特定属種の微生物または分子系統分類学的
に特定化し得る遺伝情報を有する微生物)の計数または
定量は未だなされていない。
However, the number of petroleum-degrading bacteria and the number of PAHs-degrading bacteria reported above are those detected and counted by the plate culture method or the culture method by the MPN method which requires a great deal of labor and time in any case. Also, as mentioned above, the number of microorganisms that can be separated and cultured is usually 1% or less of the total microbial community,
There is a drawback that the number of degrading microorganisms concentrated in the environmental microbial group is not sufficiently reflected in the counting by the culture method. further,
As in the method according to the present invention, the enumeration or quantification of specific degrading bacteria (microorganisms of a specific genus or microorganisms having genetic information that can be phylogenetically specified) in the concentration of environmental microbial groups has not yet been made.

【0017】そこで、それらの分解菌を含む環境の指標
となる特定の微生物の挙動、およびそれが全微生物群集
に占める割合(優占度)を、簡単、迅速にモニタリング
することが可能になれば、汚染の程度、および汚染環境
の修復、回復の程度などを、その汚染環境の診断が高精
度かつ早期に可能になるものと考えられる。そのために
は、全微生物群集や特定機能微生物の解析を行うには大
きな限界を有している従来の分離・培養手法に代わる、
環境試料中の特定の微生物の検出・定量手法の開発が不
可欠である。さらに、これらの手法は、様々な汚染環境
の診断に適用でき、簡便に使用できるものである必要で
ある。これらのことから、以下のステップを踏んでこれ
らの必要性を満たす新規手法の開発を図った。
Therefore, if it becomes possible to easily and quickly monitor the behavior of a specific microorganism that serves as an indicator of the environment containing these degrading bacteria, and the proportion (dominance) of it in the total microbial community. It is considered that the degree of pollution, the degree of restoration of the polluted environment, and the degree of restoration of the polluted environment can be diagnosed with high accuracy and at an early stage. To that end, it replaces the conventional separation and culture method, which has a large limit in conducting analysis of whole microbial communities and specific functional microorganisms,
Development of detection and quantification methods for specific microorganisms in environmental samples is essential. Furthermore, these methods need to be applicable to the diagnosis of various polluted environments and can be easily used. Based on these facts, the following steps were taken to develop a new method that meets these needs.

【0018】まず、実際の油濁環境で優占的に出現する
ことが明らかになりつつある石油成分分解特性の異なる
2種の石油分解菌、すなわち脂肪族炭化水素分解菌と芳
香族炭化水素分解菌を選別し、そのそれぞれに特異的な
核酸プローブを開発した。
First, two types of petroleum degrading bacteria differing in petroleum component degrading characteristics, namely aliphatic hydrocarbon degrading bacteria and aromatic hydrocarbon degrading, which have been revealed to predominantly appear in actual oil turbid environments, are decomposed. Bacteria were selected and a nucleic acid probe specific to each was developed.

【0019】ここで選別した脂肪族炭化水素分解菌は、
脂肪族炭化水素を分解するが、芳香族炭化水素やグルコ
ース等の糖質を分解しない。一方、芳香族炭化水素分解
菌は、難分解性多環芳香族炭化水素を分解するが、脂肪
族炭化水素やグルコースなどの糖質を利用しない。した
がって、この2種の石油分解菌の優占度は、流出した石
油中の炭化水素成分や濃度に依存して変動するものと考
えられ、油濁環境中に存在するこの2つの分解菌の核酸
を定量的に把握し、微生物相を核酸レベルで解析するこ
とによって、環境中の炭化水素成分の比率、濃度および
消長など、汚染物質の自然浄化過程やバイオ環境修復過
程の解析・評価が可能になるものと考えられる。
The aliphatic hydrocarbon-degrading bacteria selected here are
It decomposes aliphatic hydrocarbons but does not decompose aromatic hydrocarbons and sugars such as glucose. On the other hand, aromatic hydrocarbon-decomposing bacteria decompose difficult-to-decompose polycyclic aromatic hydrocarbons, but do not utilize aliphatic hydrocarbons or sugars such as glucose. Therefore, the dominance of these two petroleum degrading bacteria is considered to fluctuate depending on the hydrocarbon component and concentration in the spilled petroleum. It is possible to analyze and evaluate the natural purification process of pollutants and the bio-environmental restoration process, such as the ratio, concentration and fate of hydrocarbon components in the environment, by quantitatively understanding and analyzing the microflora at the nucleic acid level. It is supposed to be.

【0020】次に、本発明者らは、環境中の全微生物お
よび特定微生物の分子遺伝学的な検出および定量化のNo
n-RI手法の開発にはじめて成功した。すなわち、新規プ
ローブを使用する際に不可欠となるハイブリダイゼーシ
ョンおよび洗浄過程の条件の検討を放射性同位体を用い
ない手法で検討するとともに、最も重要なハイブリダイ
ゼーションの過程も、蛍光または化学発光標識を用いて
実施し、検出過程も蛍光検出法や化学発光検出法で行う
ことを可能にした。それにより、全工程を通じて放射性
同位元素を用いることなく、Non-RI法で環境中の微生物
核酸の相対的定量化手法を開発することに成功した。
[0020] Next, the inventors of the present invention have established a No. 1 method for molecular genetic detection and quantification of all microorganisms and specific microorganisms in the environment.
It was the first successful development of the n-RI method. That is, the conditions of the hybridization and washing processes, which are indispensable when using a new probe, are examined by a method that does not use radioisotopes, and the most important hybridization process also uses a fluorescent or chemiluminescent label. The detection process can be performed by fluorescence detection method or chemiluminescence detection method. As a result, we succeeded in developing a relative quantification method of microbial nucleic acid in the environment by Non-RI method without using radioisotope throughout the whole process.

【0021】環境試料中には様々な夾雑物が含まれてお
り、かつ内部標準などの設定が難しく、核酸、特にRNA
は酵素分解を受けやすい成分であることから、環境微生
物からの核酸の抽出・精製の効率を正確に見積もること
が困難である。したがって、精製度の高い核酸試料を定
量できたとしても、用いた環境試料中に存在した全核酸
含量を正確に定量(絶対定量)するには大きな限界があ
る。そこで、抽出・精製時に同一の挙動を示す核酸分子
(同一分子でも複数分子でもよい)の中から、標的配列
と基準配列を選定し、これらの存在量からその存在比を
求め、相対量を算出することが、環境試料中の微生物の
存在量を評価するためには最も有効だと考えられる。こ
の解析手法は相対分子定量手法と称する。
Since various contaminants are contained in the environmental sample, and it is difficult to set an internal standard, nucleic acid, especially RNA
Since is a component that is susceptible to enzymatic degradation, it is difficult to accurately estimate the efficiency of nucleic acid extraction and purification from environmental microorganisms. Therefore, even if a highly purified nucleic acid sample can be quantified, there is a large limit to the accurate quantification (absolute quantification) of the total nucleic acid content present in the used environmental sample. Therefore, the target sequence and the reference sequence are selected from among the nucleic acid molecules (the same molecule or multiple molecules may behave) that exhibit the same behavior during extraction and purification, and their abundance ratios are calculated from their abundances to calculate the relative amounts It is considered most effective to evaluate the abundance of microorganisms in environmental samples. This analysis method is called a relative molecular quantification method.

【0022】かかる相対分子定量手法の原理は、同じ試
料での複数プローブによるハイブリダイゼーションを前
提とし、特定微生物プローブ(標的配列を検出する)の
ハイブリダイゼーションの定量値を全ての生物に共通な
ユニバーサルプローブ(基準配列を検出する)のハイブ
リダイゼーションの定量値で補正し、正確な相対値を求
めるというものであり、実際には各種標準菌株について
求めた値の平均値を参照データとすることにより標準化
を行うことができる。この標準化にあたっては、既存の
RI法で提示された手法を用いることができるが、全ての
過程を Non-RI法ではじめて実現したことに本発明の新
規性がある。また、この解析手法は、PCR法を全く用い
ないという点にも大きな特徴と利点がある。
The principle of such a relative molecular quantification method is premised on hybridization by a plurality of probes in the same sample, and a quantification value of hybridization of a specific microbial probe (which detects a target sequence) is a universal probe common to all organisms. Corrected by the quantitative value of hybridization (detecting the reference sequence) to obtain an accurate relative value. In practice, standardization is performed by using the average value of the values obtained for various standard strains as reference data. It can be carried out. In this standardization, the existing
Although the method presented by the RI method can be used, the novelty of the present invention lies in the fact that all processes are first realized by the Non-RI method. In addition, this analysis method also has a great feature and advantage in that the PCR method is not used at all.

【0023】1997年の石油流出事故直後に汚染現場で濃
縮、採取し凍結保存しておいた現場微生物試料につい
て、新規に開発した本手法を用いて解析を行った。その
結果、全微生物群集中に占める前記脂肪族炭化水素分解
菌および前記芳香族炭化水素分解菌の優占度を推定でき
た。また、該脂肪族炭化水素分解菌に対して新規に開発
した核酸プローブは、蛍光インサイチューハイブリダイ
ゼーション(FISH)法による細胞レベルでの検出・定量
化をも可能とするものであった。
Immediately after the oil spill accident in 1997, an on-site microbial sample that had been concentrated, collected and frozen at the site of contamination was analyzed using this newly developed method. As a result, the predominance of the aliphatic hydrocarbon-decomposing bacteria and the aromatic hydrocarbon-decomposing bacteria in the total microbial group concentration could be estimated. In addition, the nucleic acid probe newly developed for the aliphatic hydrocarbon-degrading bacterium also enabled detection and quantification at the cell level by the fluorescence in situ hybridization (FISH) method.

【0024】上記のように、本発明によるNon-RI解析法
は、実際の石油汚染環境の分子遺伝学的な診断やバイオ
環境修復過程の解析・評価に有効である。また、該解析
法は、キット化や自動化を図る上での利便性が高いこ
と、さらには、この一連の手法は石油以外の有害化学物
質等により汚染された環境および環境試料の評価や汚染
環境のバイオ環境修復過程の解析・評価を行うためにも
極めて有益であることなどの利点を有している。また、
有用物質生産微生物および病原微生物等の有害微生物を
分離・培養法に依存せず、検出・定量し、解析・評価を
行うためにも極めて有益である。
As described above, the Non-RI analysis method according to the present invention is effective for the molecular genetic diagnosis of the actual oil pollution environment and the analysis / evaluation of the bio-environment restoration process. In addition, the analysis method is highly convenient in terms of kitting and automation, and further, this series of methods is used for the evaluation of polluted environments and environmental samples contaminated by harmful chemical substances other than petroleum. It has the advantage that it is extremely useful for the analysis and evaluation of the bio-environmental repair process. Also,
It is also extremely useful for detecting / quantifying, analyzing / evaluating harmful microorganisms such as useful substance-producing microorganisms and pathogenic microorganisms without depending on the separation / culture method.

【0025】これらの知見に基づいて、本発明を完成し
た。すなわち、本発明の要旨は、以下の通りである。 1. 自然環境や人工的な環境から得られた試料中の特
定機能微生物の核酸をNon-RI法(放射性同位体を利用し
ない方法)により検出および定量し、その環境中の特定
機能微生物の優占度を解析する方法であって、以下の工
程: 1)自然環境や人工的な環境から採取した微生物含有試
料より、標的となる核酸を抽出・精製、保存する工程、 2)特定機能微生物の標的となる核酸塩基配列情報の中
から該特定機能微生物に特異的な核酸配列を選抜し、該
配列を有するオリゴヌクレオチドを合成し、Non-RI標識
でこれを標識して、該特定機能微生物に特異的なNon-RI
標識核酸プローブを作製する工程、 3)1)で抽出・精製した標的となる核酸をハイブリダ
イゼーション用の基盤上に固定化し、これを特定機能微
生物に特異的なNon-RI標識核酸プローブと接触させてハ
イブリダイゼーション処理を行った後、洗浄処理を行う
工程、 4)ハイブリダイズしたNon-RI標識核酸プローブに由来
するシグナルを視覚化して解析し、その定量値を求める
工程、 5)求めた定量値を用い、全生物ならびに生物界の各ド
メインにつき測定した定量値と比較して、特定機能微生
物の優占度を算出する工程、を含む前記の方法。
The present invention has been completed based on these findings. That is, the gist of the present invention is as follows. 1. Nucleic acid of a specific functional microorganism in a sample obtained from a natural environment or an artificial environment is detected and quantified by the Non-RI method (method without using radioisotope), and the predominance of the specific functional microorganism in the environment is detected. The method comprises the following steps: 1) a step of extracting, purifying, and storing a target nucleic acid from a microorganism-containing sample collected from a natural environment or an artificial environment, 2) a target of a specific functional microorganism A nucleic acid sequence specific to the specific functional microorganism is selected from the nucleic acid base sequence information, and an oligonucleotide having the sequence is synthesized and labeled with a Non-RI label to be specific to the specific functional microorganism. Non-RI
Step of producing labeled nucleic acid probe, 3) Immobilize the target nucleic acid extracted and purified in 1) on a hybridization substrate, and contact this with a Non-RI labeled nucleic acid probe specific to a specific functional microorganism. After performing a hybridization treatment with the above, a step of performing a washing treatment, 4) a step of visualizing and analyzing a signal derived from the hybridized Non-RI labeled nucleic acid probe and obtaining a quantitative value thereof, 5) a determined quantitative value And a method of calculating the predominance of a microorganism having a specific function by comparing with a quantitative value measured for all organisms and each domain of the organism kingdom.

【0026】2. 3)の洗浄処理を、特定機能微生物
に特異的なNon-RI標識核酸プローブを用いて作成された
プローブの遊離曲線から求めた至適洗浄温度で行うこと
を特徴とする上記1に記載の方法。 3. Non-RI標識核酸プローブが、蛍光標識又は化学発
光標識されたものであることを特徴とする上記1又は2
に記載の方法。 4. 特定機能微生物が特定の化学物質を分解する微生
物であることを特徴とする上記1〜3のいずれかに記載
の方法。 5. 特定の化学物質が有害化学物質であることを特徴
とする上記4に記載の方法。
2. 3. The method according to 1 above, wherein the washing treatment of 3) is performed at an optimum washing temperature obtained from a release curve of a probe prepared using a Non-RI labeled nucleic acid probe specific to a specific functional microorganism. . 3. The non-RI labeled nucleic acid probe is fluorescently labeled or chemiluminescently labeled, 1 or 2 above
The method described in. 4. 4. The method according to any one of 1 to 3 above, wherein the specific functional microorganism is a microorganism that decomposes a specific chemical substance. 5. 5. The method according to 4 above, wherein the specific chemical substance is a harmful chemical substance.

【0027】6. 特定の化学物質が石油および石油成
分であることを特徴とする上記4に記載の方法。 7. 特定機能微生物が特定の有用物質生産微生物であ
ることを特徴とする上記1〜3のいずれかに記載の方
法。 8. 特定機能微生物が病原微生物を含む特定の有害微
生物であることを特徴とする上記1〜3のいずれかに記
載の方法。 9. 上記1〜8のいずれかに記載の方法を用いて、自
然環境や人工的な環境中の特定機能微生物の優占度を解
析することにより、その環境の微生物群集機能を解析・
評価する方法。 10. 上記1〜8にいずれかに記載の方法を用いて、
汚染環境を解析・評価する方法。
6. 5. The method according to 4 above, wherein the specific chemical substance is petroleum and petroleum components. 7. 4. The method according to any one of 1 to 3 above, wherein the specific functional microorganism is a specific useful substance-producing microorganism. 8. 4. The method according to any one of 1 to 3 above, wherein the specific functional microorganism is a specific harmful microorganism including a pathogenic microorganism. 9. By using the method according to any one of 1 to 8 above, the microbial community function of the environment is analyzed by analyzing the dominance of specific function microorganisms in a natural environment or an artificial environment.
How to evaluate. 10. Using the method according to any one of 1 to 8 above,
How to analyze and evaluate the polluted environment.

【0028】11. 上記4又は5に記載の方法を用い
て、有害化学物質汚染環境を解析・評価する方法。 12. 上記6に記載の方法を用いて、油濁環境を解析
・評価する方法。 13. 配列番号5の塩基配列またはこれに相当するリ
ボキシヌクレオチド配列の一部を有し、Alcanivorax系
統群または属の石油分解菌由来の核酸と特異的にハイブ
リダイズしうる、塩基長10-50bpのRNAまたはDNAプロー
ブ。 14. Alcanivorax系統群または属の石油分解菌由来
の核酸と特異的にハイブリダイズし、それを検出もしく
は定量しうる配列番号1に記載の塩基配列またはこれに
相当するリボキシヌクレオチド配列を有する、DNAまた
はRNAプローブ。 15. Alcanivorax系統群または属の石油分解菌がAlc
anivorax borkumensis又はその近縁種である、上記13
または14記載のDNAまたはRNAプローブ。
11. A method for analyzing and evaluating an environment contaminated with harmful chemicals using the method described in 4 or 5 above. 12. A method for analyzing and evaluating an oil spill environment using the method described in 6 above. 13. An RNA having a base length of 10-50 bp, which has a part of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 or a part of the corresponding riboxynucleotide sequence and can specifically hybridize with a nucleic acid derived from a petroleum-degrading bacterium of the Alcanivorax family or genus. Or a DNA probe. 14. DNA or RNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or the corresponding riboxynucleotide sequence capable of specifically hybridizing with a nucleic acid derived from a petroleum-degrading bacterium of the Alcanivorax family or genus and detecting or quantifying it probe. 15. Alcivorax family or genus petroleum-degrading bacteria are Alc
13 which is an anivorax borkumensis or a closely related species
Or the DNA or RNA probe according to 14.

【0029】16. 特定機能微生物に特異的なNon-RI
標識核酸プローブとして、Alcanivorax系統群または属
の石油分解菌由来の核酸と特異的にハイブリダイズしう
る上記13記載のDNAもしくはRNAプローブ、または配列
番号1記載の塩基配列もしくはこれに相当するリボキシ
ヌクレオチド配列を有するDNAもしくはRNAプローブ、お
よび/あるいは、Cycloclasticus属の石油分解菌由来の
核酸と特異的にハイブリダイズしうる、配列番号6の塩
基配列もしくはこれに相当するリボキシヌクレオチド配
列の一部を有する、塩基長10-50bpのRNAもしくはDNAプ
ローブ、または配列番号2〜4に記載された塩基配列も
しくはこれに相当するリボヌクレオチド配列を有するDN
AもしくはRNAプローブから選択される核酸プローブを使
用し、上記1記載の方法により、環境微生物群集中のAl
canivorax系統群もしくは属および/またはCycloclastic
us属の石油分解菌の優占度を解析し、油濁環境を解析・
評価する方法。
16. Non-RI specific to a specific functional microorganism
As the labeled nucleic acid probe, the DNA or RNA probe described in 13 above, which is capable of specifically hybridizing with a nucleic acid derived from a petroleum-degrading bacterium of the Alcanivorax family or genus, or the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 1 or a riboxynucleotide corresponding thereto. A DNA or RNA probe having a sequence, and / or a part of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 6 or a corresponding riboxynucleotide sequence capable of specifically hybridizing with a nucleic acid derived from a petroleum-degrading bacterium of the genus Cycloclasticus , An RNA or DNA probe having a base length of 10-50 bp, or a DN having the base sequence described in SEQ ID NOs: 2 to 4 or a ribonucleotide sequence corresponding thereto
A nucleic acid probe selected from A or RNA probes is used, and according to the method described in 1 above, Al concentrated in environmental microorganisms is collected.
canivorax family or genus and / or Cycloclastic
Analysis of the oil spill environment by analyzing the dominance of petroleum-degrading bacteria belonging to us
How to evaluate.

【0030】17. 環境微生物群集中の脂肪族炭化水
素分解菌Alcanivorax borkumensisもしくはその近縁
種、および/または芳香族炭化水素分解菌Cycloclasticu
s pugetiiもしくはその近縁種の優占度を解析すること
を特徴とする、上記16に記載の方法。
17. Cycloclasticu, an aliphatic hydrocarbon-degrading bacterium Alcanivorax borkumensis or its related species, and / or an aromatic hydrocarbon-degrading bacterium concentrated in environmental microbes
17. The method according to 16 above, which comprises analyzing the dominance of S. pugetii or its related species.

【0031】18. 上記13記載のDNAもしくはRNAプ
ローブ、Cycloclasticus属の石油分解菌由来の核酸と特
異的にハイブリダイズしうる、配列番号6の塩基配列の
一部もしくはこれに相当するリボヌクレオチド配列を有
する塩基長10-50bpのDNAもしくはRNAプローブ、および
/または、配列番号1〜4に記載された塩基配列もしく
はこれに相当するリボヌクレオチド配列を有するDNAも
しくはRNAプローブから選択される1種以上の核酸プロー
ブをNon-RI標識して得られたNon-RI標識プローブを含有
することを特徴とする、汚染環境および環境試料の分子
遺伝学的解析・評価用のキット。
18. The DNA or RNA probe according to 13 above, which has a base length of 10- having a part of the base sequence of SEQ ID NO: 6 or a ribonucleotide sequence corresponding thereto which can specifically hybridize with a nucleic acid derived from a petroleum-degrading bacterium of the genus Cycloclasticus A 50-bp DNA or RNA probe, and / or one or more nucleic acid probes selected from DNA or RNA probes having the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOS: 1 to 4 or a ribonucleotide sequence corresponding thereto are used as Non-RI. A kit for molecular genetic analysis / evaluation of a contaminated environment and an environmental sample, which contains a Non-RI labeled probe obtained by labeling.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】本発明は、1)自然環境や人工的
な環境から採取した微生物含有試料より、標的となる16
S rRNAなどの核酸を抽出・精製、保存する工程、2)特
定機能微生物の標的となる16S rDNAなどの塩基配列情報
の中から、該特定機能微生物に特異的な配列を選抜し、
該配列を有するオリゴヌクレオチドを合成し、Non-RI標
識でこれを標識して、この特定機能微生物に特異的なNo
n-RI標識核酸プローブを作製する工程、3)1)で抽出
・精製された標的となる16S rRNAなどの核酸をハイブリ
ダイゼーション用の基盤上に固定化し、これを2)で作
製した特定機能微生物に特異的なNon-RI標識核酸プロー
ブと接触させてハイブリダイゼーション処理を行った
後、洗浄処理を行う工程、4)ハイブリダイズしたNon-
RI標識核酸プローブに由来するシグナルを視覚化して解
析し、その定量値を求める工程、5)求めた定量値を用
い、全生物ならびに生物界の各ドメインににつき測定し
た基準配列の定量値と比較し、特定機能微生物の優占度
を算出する工程を含む、自然環境や人工的な環境から特
定機能微生物の核酸をNon-RI法(放射性同位体を利用し
ない方法)により検出および定量し、その環境中の特定
機能微生物の優占度を解析する方法を提供する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is 1) targeted by a microorganism-containing sample collected from a natural environment or an artificial environment.
Step of extracting, purifying, and storing nucleic acids such as S rRNA, 2) selecting a sequence specific to the specific functional microorganism from the base sequence information such as 16S rDNA that is the target of the specific functional microorganism,
An oligonucleotide having the sequence is synthesized, labeled with a Non-RI label, and labeled with a No.
Step of preparing n-RI-labeled nucleic acid probe, 3) Immobilize the target nucleic acid such as 16S rRNA extracted and purified in 1) on a hybridization substrate, and prepare the specific functional microorganism prepared in 2) Of non-RI-labeled nucleic acid probe that is specific for the above, and after the hybridization treatment, a washing treatment, 4) hybridized Non-RI
The step of visualizing and analyzing the signal derived from the RI-labeled nucleic acid probe to determine its quantitative value, 5) using the determined quantitative value, and comparing it with the quantitative value of the reference sequence measured for all organisms and each domain of the living kingdom Then, the nucleic acid of the specific function microorganism is detected and quantified by the Non-RI method (method not using radioactive isotope) from the natural environment or the artificial environment including the step of calculating the degree of predominance of the specific function microorganism. A method for analyzing the dominance of specific functional microorganisms in the environment is provided.

【0033】この方法において、全生物ならびに生物界
の各ドメインの群集の存在量を測定することは、対象と
する環境試料中での微生物群集全体の大きさ(母集団の
大きさ)を知る上で不可欠なものであり、該群集中の特
定機能微生物の優占度を見積もる工程において大変重要
な意味をもつ。
In this method, measuring the abundance of communities of all organisms and domains of the living world is useful for knowing the size of the entire microbial community (size of the population) in the target environmental sample. It is indispensable, and has a very important meaning in the process of estimating the predominance of the specific functional microorganism in the group concentration.

【0034】「優占度」とは、試料中の全微生物または
各ドメインに属する微生物に対する、対象の特定の微生
物の占める割合をいう。ここで「自然環境」とは、地球
上の生物圏を意味し、海洋や湖沼、河川等の水圏、土壌
や陸上地下、海底地下等の地圏、地球表層のような気
圏、および動植物体およびその死骸等、微生物が生息し
ている地球上全ての環境をいう。
The term "dominance" refers to the ratio of the specific microorganism of interest to all the microorganisms in the sample or the microorganisms belonging to each domain. Here, "natural environment" means the biosphere on the earth, such as the oceans, lakes and marshes, hydrospheres such as rivers, soil and land underground, geosphere such as submarine underground, atmospheres such as the earth's surface layer, and animal and plant bodies. It refers to the entire environment on the earth where microorganisms inhabit such as the carcass.

【0035】「人工的な環境」とは、程度の差はあれ人
為的に管理された環境のことを意味し、例えば、実験室
のフラスコや実証試験装置内の環境、食品や醸造、製薬
等の化学・バイオ分野で使用されている発酵槽などの製
造タンク内の環境、または水道水、生活・工業利用水、
冷却水、循環水、排水、下水などの水の人工的な製造、
加工、貯蔵、輸送、利用、廃棄に係わる環境のことをい
い、微生物が存在または混入する可能性がある全ての人
為的に管理された環境をいう。
The term "artificial environment" means an environment that is artificially controlled to some extent, for example, an environment in a laboratory flask or a verification test device, food, brewing, pharmaceuticals, etc. Environment in manufacturing tanks such as fermentation tanks used in the field of chemistry and biotechnology, or tap water, water for domestic and industrial use,
Artificial production of water, such as cooling water, circulating water, drainage, sewage,
It refers to the environment related to processing, storage, transportation, use, and disposal, and refers to any artificially controlled environment in which microorganisms may be present or contaminated.

【0036】「特定機能微生物」とは、自然環境に生息
する微生物の中で、その機能および特性が培養や遺伝子
解析などにより特定化された微生物のことをいい、例え
ば、石油および石油成分などの特定の化学物質を分解す
る微生物、トリクロロエチレン、および、PCB、ダイオ
キシン等有機塩素化合物、環境ホルモン物質(アルキル
フェノール、ビスフェノールA、フタル酸エステル
等)、有機水銀シアン化合物、有機スズ化合物などの有
害化学物質を分解する微生物などを例示することができ
る。 また、キチナーゼ、リパーゼ、セルラーゼ、キシ
ラナーゼ、リグニン分解酵素等の有用な酵素および各種
抗生物質等の有用物質を生産する微生物、大腸菌O157株
を含む大腸菌、コレラ菌、および炭疽菌等の病原微生
物、ならびに、硫化水素を生成することによりタンクの
腐食および悪臭の原因となる硫酸還元菌なども、特定機
能微生物の例として挙げることができるが、これらに限
定されるわけではない。
The "specific functional microorganism" refers to a microorganism whose function and characteristics are specified by culturing, genetic analysis and the like among microorganisms inhabiting the natural environment, and examples thereof include petroleum and petroleum components. Microorganisms that decompose specific chemical substances, trichlorethylene, and PCBs, organic chlorine compounds such as dioxins, environmental hormone substances (alkylphenol, bisphenol A, phthalate ester, etc.), organic mercury cyanide compounds, organic tin compounds, and other harmful chemical substances A microorganism that decomposes can be exemplified. Also, chitinase, lipase, cellulase, xylanase, microorganisms that produce useful substances such as useful enzymes such as lignin-degrading enzymes and various antibiotics, Escherichia coli containing Escherichia coli O157 strain, cholera, and pathogenic microorganisms such as anthrax, and Examples of the microorganisms having a specific function include, but are not limited to, a sulfate-reducing bacterium that causes corrosion of a tank and an offensive odor by producing hydrogen sulfide.

【0037】「近縁種」とは、その表現形質、遺伝子配
列の相同性から判断して、既知の種には帰属させること
はできないが、既知の種の性質と区別して新種を確立す
るには至らないような菌種で、特定の性質また既知種の
間で表現形質が非常に類似し、系統分類学的位置が非常
に近い種を指す。本明細書中で用いる場合は、生物の系
統分類学の指標として広く用いられる16SrDNAの相同性
から判断して、その相同性が、90%以上のもの、好まし
くは94%以上のもの、さらに好ましくは96%以上のもの
を指す。Alcanivorax borkumensisの近縁種の例として
は、Alcanivoraxsp.ST-T1、Alcanivorax sp.WF-1、Alca
nivorax sp.Shm-2、Alcanivorax sp.K3-3、Alcanivorax
sp.K2-1、Alcanivorax sp.TE-9、fFundlbacter jadens
isなどが挙げられる。Cycloclasticus pugetiiの近縁種
としては、Cycloclasticus sp.M4-6、Cycloclasticus s
p.E16-S、Cycloclasticus sp.W、Cycloclasticus sp.
G、Cycloclasticus sp.N3-PA321、Cycloclasticus sp.
(Cycloclasticus oligotrophus)などが挙げられる(こ
れらのrDNA配列は、日本DNAデータバンク(DDBJ)に登録
されている)。しかしながら、ここに列挙した例示に限
定されない。
The term "closely related species" cannot be assigned to a known species based on its phenotypic traits and homology of gene sequences, but it is necessary to establish a new species by distinguishing it from the characteristics of the known species. Species that do not reach the target range, and have very similar phenotypic traits among known species or species, and have close phylogenetic positions. When used herein, the homology is judged to be 90% or higher, preferably 94% or higher, more preferably 94% or higher, as judged from the homology of 16S rDNA widely used as an indicator of systematics of organisms. Indicates 96% or more. Examples of closely related species of Alcanivorax borkumensis include Alcanivorax sp.ST-T1, Alcanivorax sp.WF-1, and Alca.
nivorax sp. Shm-2, Alcanivorax sp.K3-3, Alcanivorax
sp.K2-1, Alcanivorax sp.TE-9, fFundlbacter jadens
Is is mentioned. Cycloclasticus sp.M4-6 and Cycloclasticus s are related species of Cycloclasticus pugetii.
p.E16-S, Cycloclasticus sp.W, Cycloclasticus sp.
G, Cycloclasticus sp.N3-PA321, Cycloclasticus sp.
(Cycloclasticus oligotrophus) and the like (these rDNA sequences are registered in the Japan DNA Data Bank (DDBJ)). However, it is not limited to the examples listed here.

【0038】「自然環境や人工的な環境から採取した微
生物含有試料」とは、海水や湖水、河川水、底泥、堆積
物、土壌、鉱物、地下水、間隙水、動植物などの自然環
境試料そのもの、または上記の人工的な環境試料そのも
の、および、それらの環境中に微生物が少ない場合は、
ろ過や遠心分離などにより環境中の微生物を濃縮した試
料のことを意味する。たとえば、大多数の一般的な微生
物の大きさより小さい0.2マイクロメーターの孔径の平
膜フィルターや中空糸膜フィルターなどのフィルターを
用い、ろ過操作により環境水中の微生物をフィルター上
で濃縮し、該濃縮物を試料とすることができる。また、
孔径0.2マイクロメーターの平膜フィルターを用い、た
とえばMillipore社製タンジェンシャルフローろ過器を
用いて、液体試料を垂直方向ではなく水平方向に流して
ろ過濃縮し、その濃縮液を試料とすることができる。ま
た、試料を直接高速遠心分離操作、たとえば約8,000×g
以上の遠心力で10分間以上遠心分離に供することによ
り、微生物を沈殿させて、濃縮試料を得、これを核酸抽
出用試料とすることができる。
The "microorganism-containing sample collected from a natural environment or an artificial environment" is a natural environment sample itself such as seawater, lake water, river water, bottom mud, sediment, soil, minerals, groundwater, pore water, animals and plants. , Or the above-mentioned artificial environmental samples themselves, and when there are few microorganisms in their environment,
It means a sample in which microorganisms in the environment are concentrated by filtration or centrifugation. For example, using a filter such as a flat membrane filter or a hollow fiber membrane filter having a pore size of 0.2 micrometer smaller than the size of most common microorganisms, microorganisms in environmental water are concentrated on the filter by a filtration operation, and the concentrate Can be used as a sample. Also,
Using a flat membrane filter with a pore size of 0.2 micrometer, for example, using a Millipore tangential flow filter, a liquid sample is filtered in a horizontal direction rather than in a vertical direction for filtration and concentration, and the concentrated solution can be used as a sample. . In addition, the sample can be directly subjected to high-speed centrifugation, for example, about 8,000 xg.
By subjecting to centrifugation for 10 minutes or more with the above centrifugal force, microorganisms can be precipitated to obtain a concentrated sample, which can be used as a nucleic acid extraction sample.

【0039】上記の微生物含有試料からの核酸抽出に
は、公知の方法(例えば、M. G. Murray and W. F. Tho
mpson, Nucleic Acids Research 8: 4321-4325, 1980
に記載されている方法)を用いることができる。土壌や
堆積物試料のような場合は、ヒドロキシアパタイトを用
いた精製手法(例えば、K. J. Purdy, D.B. Nedwell,
T. M. Embley and S. Takii: Use of 16S rRNA-targete
d oligonucleotide probes to Investigate the occurr
ence and selection of sulfate-reducing bacteria In
response to nutrient addition to sediment slurry
microcosms from aJapanese estuary, FEMS Microbiol.
Ecol., 24, 221-234, 1997)等も有益である。特に、
分析対象が16S rRNA等のRNAである場合、市販のRNA抽出
キット、たとえば、Qiagen RNeasy kit、Stratagene RN
A RT-PCR Miniprep kit、Clontech NucleoSpin RNA ki
t、Ambion RNAqueous kitなどを用いることができる。
また、試料中に多量の夾雑物が含まれている場合、いく
つかの核酸抽出手法を併用し、核酸抽出物の精製度を向
上させることができる。この精製度は、たとえば、分光
光度計を用い、波長220〜400 nm付近の吸収スペクトル
を測定し、純粋なRNAまたはDNA標準試料の吸収スペクト
ルと比較することにより、簡易に確認することができ
る。いずれにしても、抽出、精製の操作の際には、微生
物、核酸分解酵素および夾雑物の混入を防ぐために、細
心の注意が必要である。
[0039] A known method (for example, MG Murray and WF Tho) can be used to extract nucleic acid from the above-mentioned microorganism-containing sample.
mpson, Nucleic Acids Research 8: 4321-4325, 1980
Method described in 1) can be used. For soil and sediment samples, purification methods using hydroxyapatite (eg KJ Purdy, DB Nedwell,
TM Embley and S. Takii: Use of 16S rRNA-targete
d oligonucleotide probes to Investigate the occurr
ence and selection of sulfate-reducing bacteria In
response to nutrient addition to sediment slurry
microcosms from aJapanese estuary, FEMS Microbiol.
Ecol., 24, 221-234, 1997) is also useful. In particular,
When the analysis target is RNA such as 16S rRNA, a commercially available RNA extraction kit, for example, Qiagen RNeasy kit, Stratagene RN
A RT-PCR Miniprep kit, Clontech NucleoSpin RNA ki
t, Ambion RNAqueous kit, etc. can be used.
Further, when a sample contains a large amount of contaminants, several nucleic acid extraction techniques can be used together to improve the degree of purification of the nucleic acid extract. This degree of purification can be easily confirmed, for example, by measuring an absorption spectrum around a wavelength of 220 to 400 nm using a spectrophotometer and comparing the absorption spectrum with a pure RNA or DNA standard sample. In any case, it is necessary to pay close attention during the extraction and purification operations in order to prevent contamination of microorganisms, nucleolytic enzymes and contaminants.

【0040】「Non-RI標識核酸プローブを作製する」と
は、プローブとして選抜した配列を有する、約10〜50塩
基長のオリゴヌクレオチドに、蛍光検出や化学発光検
出、化学蛍光検出などのRIを用いない検出手法での解析
を可能にするような標識化を行ってNon-RI標識核酸プロ
ーブを作製することを意味する。ここで、オリゴヌクレ
オチドは、公知の方法、たとえば、ホスホルアミド法ま
たはトリエステル法により合成できる。あるいは、DNA
自動合成機により合成してもよい。オリゴヌクレオチド
は、蛍光色素で直接標識してもよく、また、ジゴキシゲ
ニン等のペプチド性物質で標識し、該ペプチド性物質と
結合する物質を介して間接的に標識できることも、当業
者には公知である。蛍光色素としては、ローダミン、フ
ルオロセイン-イソチオシアネート (FITC)、ルシファー
イエローCH(LuciferYellow CH)、ローダミン123(Rho
damine 123)、ピロニンY(Pyronin Y)、ヨウ化プロピ
ジウム(Propidium iodide)、エチジウムホモダイマー
(Ethidium homodimer)、カルボキシフルオレセインジ
アセテート (CFDA)、フルオレセインジアセテート (FD
A)、カルボキシフルオレセインジアセテートアセトキシ
メチルエステル (CFDA-AM)、5-シアノ-2,30ジトリルテ
トラゾリウム (CTC)、テトラメチルローダミンイソチオ
チアネート(TRITC)、スルフォルホダミン101酸塩化物
(Sulforhodamine 101 acid chloride ;テキサスレッ
ド(Texas Red))、Cy3、 Cy5、Cy7、2-ヒドロキシ-3-
ナフトール酸-2'-フェニルアニリドホスフェート(2-hy
droxy-3-naphtoic acid-2'-phenylanilide phosphate;
HNPP)などが例示できるが、これらに限定されることな
く、当業者に公知のあらゆる蛍光物質を用いてよい。ま
た、オリゴヌクレオチドを抗原物質で標識し、酵素免疫
学的手法を用いて基質の酵素分解により生じる化学発光
または蛍光(化学蛍光とも言う)を検出する手法も利用
できる。間接的標識および酵素免疫学的手法を用いるた
めの標識としては、ビオチン/アビジン、ジゴキシゲニ
ン/抗ジゴキシゲニンの系などを利用することが可能で
あるが、これらに限定されない。
"Preparing a non-RI labeled nucleic acid probe" means that an oligonucleotide having a sequence selected as a probe and having a length of about 10 to 50 bases is subjected to RI for fluorescence detection, chemiluminescence detection, chemiluminescence detection, or the like. It means that a Non-RI labeled nucleic acid probe is prepared by performing labeling so as to allow analysis by a detection method that is not used. Here, the oligonucleotide can be synthesized by a known method, for example, the phosphoramide method or the triester method. Or DNA
You may synthesize | combine with an automatic synthesizer. It is also known to those skilled in the art that the oligonucleotide may be directly labeled with a fluorescent dye, or may be labeled with a peptide substance such as digoxigenin and indirectly labeled via a substance that binds to the peptide substance. is there. Fluorescent dyes include rhodamine, fluoroscein-isothiocyanate (FITC), LuciferYellow CH, rhodamine 123 (Rho
damine 123), Pyronin Y, Propidium iodide, Ethidium homodimer, Carboxyfluorescein diacetate (CFDA), Fluorescein diacetate (FD)
A), carboxyfluorescein diacetate acetoxymethyl ester (CFDA-AM), 5-cyano-2,30 ditolyltetrazolium (CTC), tetramethylrhodamine isothiocyanate (TRITC), sulforfodamine 101 acid chloride ( Sulforhodamine 101 acid chloride; Texas Red), Cy3, Cy5, Cy7, 2-hydroxy-3-
Naphtholic acid-2'-phenylanilide phosphate (2-hy
droxy-3-naphtoic acid-2'-phenylanilide phosphate;
HNPP) and the like can be exemplified, but not limited thereto, and any fluorescent substance known to those skilled in the art may be used. Alternatively, a method in which an oligonucleotide is labeled with an antigen substance and chemiluminescence or fluorescence (also called chemifluorescence) generated by enzymatic decomposition of a substrate is detected using an enzyme immunological method can be used. As a label for using the indirect labeling and the enzyme immunological method, biotin / avidin, digoxigenin / anti-digoxigenin system, etc. can be used, but not limited thereto.

【0041】上記のいずれの場合でも、ハイブリダイゼ
ーションに用いる膜フィルターおよび有機被膜処理した
スライドガラスなどの基盤に由来するバックグラウンド
の蛍光または発光がないかもしくは微弱であり、該基盤
への非特異的結合がないかもしくは極めて少ない蛍光色
素またはタンパク質間結合もしくは酵素-基質反応系を
用いることが好ましい。たとえば、膜フィルターをハイ
ブリダイゼーションの基盤として用いて蛍光検出を行う
場合はCy 5などの蛍光色素を用いることが好ましく、ま
た同様に化学発光検出を行う場合は、例えば、ジゴキシ
ゲニン(DIG)などで標識し、アルカリフォスファター
ゼ標識化抗ジゴキシゲニン抗体を用いて、CDP-Starをア
ルカリフォスファターゼの基質とする化学発光系(たと
えば、Roche社製のキット)を利用するとよい。
In any of the above cases, there is no or weak background fluorescence or luminescence derived from a substrate such as a membrane filter used for hybridization and a glass slide treated with an organic film, and nonspecific to the substrate. It is preferred to use fluorescent dyes with no or very little binding or protein-protein binding or enzyme-substrate reaction systems. For example, when performing fluorescence detection using a membrane filter as a basis for hybridization, it is preferable to use a fluorescent dye such as Cy 5, and when performing chemiluminescence detection in the same manner, for example, labeling with digoxigenin (DIG) and the like. However, a chemiluminescence system (for example, a kit manufactured by Roche) using CDP-Star as a substrate for alkaline phosphatase may be used by using an alkaline phosphatase-labeled anti-digoxigenin antibody.

【0042】「Non-RI法でプローブの遊離曲線を求め
る」ためには、上記で作製した蛍光色素やジゴキシゲニ
ン等の抗原物質やペプチド性物質で標識した核酸プロー
ブを用い、そのプローブ配列に相補的なrRNA配列を有す
る微生物の核酸抽出試料をたとえばプラスにチャージし
たナイロン膜フィルターやポリ-L-リシンなどの有機被
膜処理を施したスライドガラス等のハイブリダイゼーシ
ョン用の基盤上でハイブリダイゼーションを行う。次
に、Zheng ら(D. A. E. Zheng et al.: 1996、前出)
によりRI標識核酸プローブを用いて行われた手法に準
じ、蛍光量や化学発光量の測定を行う。すなわち、数℃
ずつ温度を上昇させて、温度を上昇させる度に洗浄液を
交換して洗浄処理し、各温度での洗浄処理毎に洗浄液中
に遊離してくるNon-RI標識核酸プローブに由来する蛍光
または化学発光の量を測定し、その測定値を洗浄温度に
対してプロットして遊離曲線を求める。最終的には、得
られたS字型の遊離曲線において、低温域側に見られる
変曲点付近の温度をプローブの至適洗浄温度とする。
In order to "determine the release curve of a probe by the Non-RI method", a nucleic acid probe labeled with an antigenic substance such as the fluorescent dye or digoxigenin or a peptidic substance prepared above is used, and it is complementary to the probe sequence. Hybridization is performed on a nucleic acid extracted sample of a microorganism having a different rRNA sequence, for example, on a hybridization substrate such as a positively charged nylon membrane filter or a slide glass coated with an organic film such as poly-L-lysine. Next, Zheng et al. (DAE Zheng et al .: 1996, supra).
According to the method performed by using the RI-labeled nucleic acid probe, the fluorescence amount and the chemiluminescence amount are measured. That is, a few degrees
Each time the temperature is raised, the washing solution is exchanged every time the temperature is raised, and the washing process is performed.Fluorescence or chemiluminescence derived from the Non-RI labeled nucleic acid probe released in the washing solution at each washing process. Is measured and the measured value is plotted against the washing temperature to obtain a release curve. Finally, in the obtained S-shaped release curve, the temperature near the inflection point seen on the low temperature side is set as the optimum probe cleaning temperature.

【0043】「核酸をハイブリダイゼーション用の基盤
上に固定化する」ためには、まず、たとえばプラスにチ
ャージしたナイロン膜フィルターやポリ-L-リシンなど
の有機被膜処理を施したスライドガラス等のハイブリダ
イゼーション用の基盤上に、核酸試料を一定量滴下し、
核酸を接着させる。次に、フィルターを基盤として用い
る場合は、UV照射装置、たとえばUVクロスリンカー(St
ratagene社製)などを用いてUV照射処理を行うか、また
はやアルカリ溶液処理を行うことにより、核酸をフィル
ター上に強く吸着または結合させることで、核酸をハイ
ブリダイゼーション用の基盤上に固定化することができ
る。スライドガラスなどを基盤として用いる場合には、
基盤と核酸との間で核酸の吸着を仲介する物質(たとえ
ばポリ-L-リシンなど)でガラス表面に被膜を形成させ
た後、核酸試料をその上に滴下し、吸着させることで核
酸をハイブリダイゼーション用の基盤上に固定化するこ
とができる。
In order to "immobilize nucleic acid on a substrate for hybridization", first, for example, a positively charged nylon membrane filter or a slide glass treated with an organic coating such as poly-L-lysine is used. Drop a fixed amount of nucleic acid sample on the substrate for hybridization,
Adhere nucleic acids. Next, if a filter is used as a base, a UV irradiation device such as a UV crosslinker (St
Ratagene) or the like to perform UV irradiation treatment or to perform alkaline solution treatment to strongly adsorb or bind the nucleic acid on the filter, thereby immobilizing the nucleic acid on the hybridization substrate. be able to. When using slide glass as a base,
After forming a film on the glass surface with a substance that mediates the adsorption of nucleic acids between the substrate and the nucleic acids (such as poly-L-lysine), drop the nucleic acid sample on top of it to adsorb the nucleic acids It can be immobilized on a substrate for hybridization.

【0044】「Non-RI法でハイブリダイゼーション処理
および洗浄処理を行う」ためは、以下の工程を行う。上
記の方法で基板上に固定化した核酸試料を、まず、ハイ
ブリダイゼーション溶液(たとえば、Raskin L, S. J.,
Rittmann BE, Stahl DA: Group-Specific 16S rRNA Hy
bridization Probes to Describe Natural Communities
of Methanogens. Applied and Environmental Microbi
ology, 60: 1232-1240, 1994に記載の溶液)と、任意の
温度、たとえば35℃にて30分間接触させる(プレハ
イブリダイゼーション過程)。次に、上述したNon-RI標
識核酸プローブを添加した上記ハイブリダイゼーション
溶液と、任意の温度、たとえば35℃にて一晩接触させ
る(ハイブリダイゼーション過程)。これらの工程で、
後者の処理は必須である。最後に、ハイブリダイゼーシ
ョン後の固定化核酸試料を、洗浄溶液(たとえば、D.
A. E. Zheng et al.: 1996 [前出] に記載の溶液)と、
用いたプローブについて上記の方法で求めた至適洗浄温
度にて30分間ずつ2回接触させる(洗浄過程)。
In order to "perform the hybridization treatment and washing treatment by the Non-RI method", the following steps are performed. The nucleic acid sample immobilized on the substrate by the above method is first mixed with a hybridization solution (for example, Raskin L, SJ,
Rittmann BE, Stahl DA: Group-Specific 16S rRNA Hy
bridization Probes to Describe Natural Communities
of Methanogens. Applied and Environmental Microbi
ology, 60: 1232-1240, 1994) for 30 minutes at an arbitrary temperature, for example 35 ° C. (prehybridization process). Next, the above-mentioned hybridization solution to which the above-mentioned Non-RI labeled nucleic acid probe has been added is brought into contact overnight at an arbitrary temperature, for example, 35 ° C. (hybridization process). In these steps,
The latter process is essential. Finally, the immobilized nucleic acid sample after hybridization is washed with a washing solution (e.g. D.
AE Zheng et al .: 1996 [solution described above],
The probe used is contacted twice for 30 minutes each at the optimum cleaning temperature determined by the above method (cleaning process).

【0045】「ハイブリダイズしたNon-RI標識核酸プロ
ーブに由来する蛍光または化学発光シグナルシグナルを
視覚化して解析し、その定量値を求める」は、以下の手
順にしたがって行う。上記ハイブリダイゼーションおよ
び洗浄処理を行った後、核酸の相補的結合により基盤上
に固定化された核酸試料にハイブリダイズしているDNA
プローブに由来する蛍光または化学発光シグナルを、そ
の標識プローブに由来するシグナルの種類に応じた装置
および条件を用いて、即ち、蛍光シグナルの場合は蛍光
イメージアナライザー、たとえばFluoroImagerやStor
m、Typhoon(以上、Amersham Pharmacia Biotech社製)
やFX Pro(BioRad社製)および冷却CCDカメラなど、化
学発光シグナルの場合はフォトマルや冷却CCDカメラ、
フォトンカウンティングカメラなどの装置を用いて、画
像として視覚化し、それを解析することにより、シグナ
ル強度を定量値として獲得する。
"The fluorescent or chemiluminescent signal signal derived from the hybridized Non-RI labeled nucleic acid probe is visualized and analyzed to determine its quantitative value" is performed according to the following procedure. DNA that has hybridized to the nucleic acid sample immobilized on the substrate by complementary binding of nucleic acids after the above hybridization and washing treatment
Fluorescent or chemiluminescent signal derived from the probe, using an apparatus and conditions depending on the type of signal derived from the labeled probe, that is, in the case of a fluorescent signal, a fluorescence image analyzer such as FluoroImager or Stor
m, Typhoon (above, Amersham Pharmacia Biotech)
Or FX Pro (manufactured by BioRad) and cooled CCD camera, in case of chemiluminescent signal, Photomul or cooled CCD camera,
A device such as a photon counting camera is used to visualize the image and analyze it to obtain the signal intensity as a quantitative value.

【0046】「全生物」とは、アーキア(Archaea)、
バクテリア(Bacteria)、ユーカリア(Eucarya)といった
生物界の全3ドメインの総和を意味し、「全生物または
生物界の各ドメインに対する特定機能微生物の優占度を
算出する」とは、上記全3ドメインを対象として測定さ
れた定量値の総和または対象とする特定機能微生物が属
するドメインを対象として測定した定量値を分母とし、
特定機能微生物を対象として測定した定量値を分子とし
て算出するものである。ただし、実際上は下記のような
いくつかの補正を行う必要がある。
"All organisms" means Archaea,
It means the sum total of all three domains of the living kingdom such as bacteria (Bacteria) and Eucarya (Eucarya), and "calculates the dominance of specific functional microorganisms for all organisms or each domain of the living kingdom" means all three domains above. As a denominator, the total of quantitative values measured for the target or the quantitative value measured for the domain to which the target specific functional microorganism belongs,
A quantitative value measured for a specific functional microorganism is calculated as a molecule. However, in practice, it is necessary to make some corrections as described below.

【0047】たとえば、16S rRNAを対象とする場合、た
とえ2種のプローブの標的塩基配列領域がrRNA1分子中
に1対1の比率で存在する場合でも、rRNAの立体構造等
の影響により、それらの定量値は同じになるとは限らな
い。このような場合、標的塩基配列領域の存在比に比例
した定量値が得られるよう、補正する必要がある。
For example, in the case of targeting 16S rRNA, even if the target nucleotide sequence regions of two kinds of probes exist in a ratio of 1: 1 in one molecule of rRNA, they are affected by the three-dimensional structure of rRNA and the like. The quantitative values are not always the same. In such a case, it is necessary to make correction so that a quantitative value proportional to the abundance ratio of the target base sequence region can be obtained.

【0048】また、抽出・精製効率を正確に推定しない
限り、特定機能微生物に特異的な標的塩基配列領域の絶
対定量は不可能であるが、抽出・精製効率の正確な推定
は上述した通り、現在のところ不可能である。したがっ
て、上記3ドメイン全てに共通した塩基配列領域(ユニ
バーサル領域)を比較対照とし、それに対する標的塩基
配列領域の割合をもって、標的塩基配列領域の存在量を
相対的に評価する必要がある。
Further, unless the extraction / purification efficiency is accurately estimated, the absolute quantification of the target base sequence region specific to the specific functional microorganism is impossible, but the accurate estimation of the extraction / purification efficiency is as described above. Currently not possible. Therefore, it is necessary to relatively evaluate the abundance of the target base sequence region based on the ratio of the target base sequence region to the base sequence region (universal region) common to all of the above three domains.

【0049】また、rRNAの場合、1細胞あたりの存在量
は、細胞の活性に加え、細胞の種類によっても異なって
いると考えられる。さらに、上記のユニバーサル領域に
対する各種ドメインに特異的な領域の割合も、rRNAの立
体構造に起因して、同じドメイン間でも種類によって異
なっていると考えられる。したがって、これら種類の違
いに基づく定量値のばらつきを、予め代表的ないくつか
の標準菌株を用いて測定し、平均値を求め、これを基に
計算上の補正を行う必要がある。
In the case of rRNA, the abundance per cell is considered to vary depending on the cell type as well as the cell activity. Furthermore, it is considered that the ratio of the region specific to each domain to the universal region is different depending on the type even within the same domain due to the three-dimensional structure of rRNA. Therefore, it is necessary to measure the variation in the quantitative value based on the difference between these types in advance using some typical standard strains, obtain the average value, and perform the calculation correction based on this.

【0050】最後に、ハイブリダイゼーション用の基盤
そのものやそれに非特異的に吸着した核酸プローブがも
たらすバックグラウンドの定量値を、測定値より差し引
く必要がある。これら特定機能微生物の優占度を算出す
る上での補正を行うにあたっては、既にRI法において提
唱されている以下の式1(S. J. Giovannoni et al.: 1
990、前出)を用いて行うことができる。
Finally, it is necessary to subtract the quantitative value of the background, which is provided by the hybridization substrate itself and the nucleic acid probe non-specifically adsorbed thereto, from the measured value. In making corrections in calculating the dominance of these specific functional microorganisms, the following formula 1 (SJ Giovannoni et al .: 1
990, supra).

【0051】[0051]

【数1】 [Equation 1]

【0052】この算出にあたって、バクテリア、アーキ
ア、ユーカリアの各ドメインの検出・定量には、Amann
ら(R. I. Amann et al.: 1995、前出)に記載されてい
るEuba338、Arch 915、Euka 502などのDNAプローブを用
いることができる。また、全生物共通領域を標的とした
DNAプローブには、Univ 1390(D. A. E. Zheng et al.:
1996、前出)などを用いることができる。特定機能微
生物の検出・定量には、その微生物に固有の遺伝子塩基
配列領域、たとえば16S rDNA,、18S rDNA、23SrDNA、gy
rBなどの遺伝子塩基配列情報の中からその種に特異的な
塩基配列領域を選定し、その配列を含むプローブを合成
すればよい。Non-RI標識核酸プローブは、上述した方法
により作製できる。
In this calculation, Amann was used to detect and quantify each domain of bacteria, archaea and eucarya.
(RI Amann et al .: 1995, supra), DNA probes such as Euba338, Arch 915, Euka 502 can be used. In addition, targeting all living organisms common areas
For DNA probes, Univ 1390 (DAE Zheng et al .:
1996, supra) can be used. To detect and quantify a microorganism with a specific function, the gene nucleotide sequence region unique to that microorganism, such as 16S rDNA, 18S rDNA, 23S rDNA, gy
A base sequence region specific to the species may be selected from gene base sequence information such as rB, and a probe containing the sequence may be synthesized. The Non-RI labeled nucleic acid probe can be prepared by the method described above.

【0053】上記の方法を用いて、自然環境や人工的な
環境中に優占している特定機能微生物の優占度を解析す
ることにより、その環境の微生物群集機能を評価するこ
とができる。ここで、「微生物群集機能」とは、対象と
した環境中に生息する複数種の微生物により営まれる総
体としての機能のことをいう。ここで言う微生物の種類
とは、通常の分類単位である種であることが好ましい
が、実験上の機能単位、たとえば石油分解菌群やPCB分
解菌群という一つの機能単位であってもよい。したがっ
て、特定機能微生物一種のみの機能を微生物群集機能と
は呼ばない。
By using the above method to analyze the degree of predominance of a specific function microorganism predominant in a natural environment or an artificial environment, the microbial community function of that environment can be evaluated. Here, the "microbial community function" refers to the overall function performed by a plurality of types of microorganisms inhabiting the target environment. The term "type of microorganism" as used herein is preferably a species that is an ordinary classification unit, but may be an experimental functional unit, for example, one functional unit such as a petroleum-degrading bacterial group or a PCB-degrading bacterial group. Therefore, the function of only one specific function microorganism is not called the microbial community function.

【0054】例えば、石油の分解をめぐっては、脂肪族
炭化水素を分解する微生物や芳香族炭化水素を分解する
微生物以外にも、それらの分解中間代謝産物を炭酸ガス
まで分解する過程には多くの微生物が関与しており、こ
れらの微生物にビタミン等の微量必須栄養素を供給する
微生物等も共存しているものと考えられ、複数種の微生
物が協同して石油の無機化、無毒化に関与しているもの
と考えることができる。この場合、ある分解産物が生育
阻害物質になりうる場合には、その分解産物を利用可能
な微生物と共存することにより分解効率は上昇するもの
と考えられ、微生物群集全体として高い分解機能が発現
されることになる。
For example, regarding the decomposition of petroleum, in addition to microorganisms that decompose aliphatic hydrocarbons and microorganisms that decompose aromatic hydrocarbons, many microorganisms are involved in the process of decomposing intermediate metabolites of these decompositions to carbon dioxide. It is thought that these microorganisms also coexist with microorganisms that supply trace essential nutrients such as vitamins, etc., and multiple microorganisms cooperate to contribute to mineralization and detoxification of petroleum. Can be considered as being. In this case, when a certain degradation product can be a growth inhibitor, coexistence of the degradation product with an available microorganism is considered to increase the degradation efficiency, and a high degradation function is expressed in the entire microbial community. Will be.

【0055】具体的には、前述した方法により微生物群
集内の一種または複数種の特定機能微生物、たとえば好
気性の炭化水素分解菌、PCB分解菌、タンパク質分解
菌、グルコース資化性菌等、および嫌気性の硫酸還元菌
やメタン生成菌等、ならびに病原菌等の有害微生物、各
種酵素または抗生物質を生産する有用物質生産菌等の優
占度を調べておき、その時間変化を調べることにより、
各々の特定機能微生物の遷移を解析することができる。
その結果、たとえば、沿岸表層水において、ある時期に
硫酸還元菌の優占度が上昇していれば、その時の微生物
群集は潜在的に硫酸還元機能が高いと評価できるし、そ
の原因として、試料採取以前に台風や地殻活動等による
底泥の巻き上がりや嫌気的な排水の流入等により、それ
らが通常の生息環境から移入してきたものと推定するこ
とができる。
Specifically, one or more kinds of specific functional microorganisms in the microbial community, such as aerobic hydrocarbon-decomposing bacteria, PCB-decomposing bacteria, protein-degrading bacteria, glucose-assimilating bacteria, etc., by the method described above, and Anaerobic sulfate-reducing bacteria, methanogenic bacteria, etc., and harmful microorganisms such as pathogenic bacteria, etc. Priorities of useful substance-producing bacteria that produce various enzymes or antibiotics, etc. have been investigated, and by examining the change over time,
It is possible to analyze the transition of each specific functional microorganism.
As a result, for example, in the coastal surface water, if the predominance of sulfate-reducing bacteria increased at a certain time, the microbial community at that time could be evaluated as potentially having a high sulfate-reducing function. It can be presumed that they were transferred from the normal habitat due to the storm of the bottom mud caused by typhoons and crustal activities and the inflow of anaerobic drainage before the collection.

【0056】また、上記の方法を用いて、汚染環境を解
析・評価することができる。たとえば、対象とする特定
機能微生物が、あるパルプ工場の排水中に特異的に優占
する従属栄養細菌である場合、ある時期にその優占度が
上昇していれば、その環境はこの排水に汚染されている
可能性が高いと判断でき、その優占度の変化を長期間に
渡ってモニターしてその遷移の周期性や季節性を把握し
ていれば、その変化が突発的なものであるかどうか、ま
たその負荷が人為的なものかどうかを評価することがで
きる。また、有用物質生産微生物を含む環境試料の採取
場所、時期・季節、および有害微生物の発生場所、時期
・季節を推定することができる。
The polluted environment can be analyzed and evaluated by using the above method. For example, if the target specific functional microorganism is a heterotrophic bacterium that predominantly predominantly exists in the wastewater of a pulp mill, if its predominance increases at a certain time, the environment will change to this wastewater. If it can be judged that there is a high possibility that it is contaminated, and if the change in the degree of dominance is monitored over a long period of time and the periodicity and seasonality of the transition are grasped, the change is sudden. It is possible to evaluate whether there is it and whether the load is artificial. Further, it is possible to estimate the collection location, season / season of environmental samples containing useful substance-producing microorganisms, and the generation location, season / season of harmful microorganisms.

【0057】さらに、上記の方法を用いて、有害化学物
質汚染環境および特定微生物を含むと考えられる環境試
料を解析・評価することができる。たとえば、対象とす
る特定機能微生物がPCB分解菌である場合、ある時期に
その優占度が上昇していれば、その環境はPCB汚染され
ている可能性が高いと判断でき、その微生物群集は総体
としてPCB分解機能が高まっていると判定できる。さら
に、その優占度の変化を長期間モニターしその遷移の周
期性や季節性を把握していれば、その変化が突発的なも
のであるかどうか、その負荷が工場排水の流入等人為的
なものかどうかを推定することができる。
Furthermore, by using the above method, it is possible to analyze and evaluate an environmental sample contaminated with a harmful chemical substance and an environmental sample which is considered to contain a specific microorganism. For example, if the target specific microorganism is a PCB-degrading bacterium, if its predominance increases at a certain time, it can be determined that the environment is likely to be PCB-contaminated, and the microbial community is It can be determined that the PCB decomposition function is increasing as a whole. Furthermore, if the change in the degree of dominance is monitored for a long period of time and the periodicity and seasonality of the transition are grasped, whether the change is sudden or not, and the load is artificial due to the inflow of factory wastewater. Can be estimated.

【0058】また、上記の方法を用いて、油濁環境を解
析・評価することができる。たとえば、対象とする特定
機能微生物が石油成分由来のもの、たとえばテトラデカ
ンやアントラセンの分解菌である場合、ある時期にその
優占度が上昇していれば、その環境は、前者の場合であ
れば石油成分の中でもn-アルカン等の飽和炭化水素
で、後者の場合は芳香族炭化水素で、それぞれ汚染され
ている可能性が高いと判断でき、その微生物群集は総体
としてその石油成分の分解機能が高まっていると判定で
きる。また、特定機能微生物の優占度の変遷を調べるこ
とにより、石油汚染またはその他の汚染の程度やバイオ
レメディエーション過程の解析・評価を行うことができ
る。さらに、その優占度の変化を長期間に渡ってモニタ
ーしその遷移の周期性や季節性を把握していれば、その
変化が突発的なものであるかどうか、その負荷が船舶事
故等に起因した人為的なものかどうかを推定することが
できる。
Further, the oil turbid environment can be analyzed and evaluated by using the above method. For example, if the target specific functional microorganism is derived from a petroleum component, for example, a tetradecane or anthracene degrading bacterium, if its predominance increases at a certain time, its environment is Among the petroleum components, saturated hydrocarbons such as n-alkanes, and in the latter case aromatic hydrocarbons, it can be considered highly likely that they are contaminated, respectively, and the microbial community as a whole has the function of degrading the petroleum components. It can be determined that it is increasing. In addition, by investigating changes in the dominance of specific functional microorganisms, it is possible to analyze and evaluate the degree of petroleum pollution or other pollution and the bioremediation process. Furthermore, if the change in the degree of dominance is monitored over a long period of time and the periodicity and seasonality of the transition are grasped, whether the change is sudden or not and the load may cause a ship accident or the like. It is possible to estimate whether the cause is artificial.

【0059】特定機能微生物として、多くの海域に分布
することが知られている脂肪族炭化水素分解菌に着目し
た場合、四国沿岸域より集積培養を経て純粋分離された
脂肪族炭化水素分解菌GR211-P1菌株(特許寄託番号FERM
BP-7788:平成13年11月5日付け国際寄託へ移管)
の16S rDNAの塩基配列(配列表配列番号5)の一部を有
し、Alcanivorax 属の石油分解菌、特にAlcanivorax bo
rkumensisおよびその近縁種に由来する核酸と特異的に
ハイブリダイズし、それを検出または定量しうる配列番
号1の塩基配列領域(配列番号5における塩基番号207
〜226の領域。Escherichia coli の16S rDNAの塩基配列
における5'末端からの位置を示したナンバーリングシ
ステム[H. F. Noller and C. R. Woese, Science, 212:
403-411,1981]では、塩基番号222〜241に相当する領
域)およびこの領域の塩基配列の全部または一部を含む
塩基長10〜50 bp、好ましくは塩基長15〜25を有するDNA
プローブ、またはそれらに相当するリボヌクレオチド配
列を有するRNAプローブを設計するとよい。一例とし
て、以下のプローブを挙げることができる。(1)5'-C
GA CGC GAG CTC ATC CAT CA-3' (Albo 222, 20 mer)
(配列番号1)3'-GCT GCG CTC GAG TAG GTA GT-5'
(配列番号7)これらのプローブを合成し、Non-RI標
識、すなわち、蛍光色素や抗原物質などで標識する場合
は、前述した方法を用いて行えばよい。
Focusing on the aliphatic hydrocarbon-decomposing bacteria known to be distributed in many sea areas as the specific function microorganisms, the aliphatic hydrocarbon-decomposing bacteria GR211 purely separated from the coastal area of Shikoku through enrichment culture -P1 strain (patent deposit number FERM
BP-7788: Transferred to international deposit dated November 5, 2001)
Has a part of the nucleotide sequence of 16S rDNA (SEQ ID NO: 5 in the Sequence Listing) of Alcanivorax and is a petroleum-degrading bacterium of the genus Alcanivorax, especially Alcanivorax bo
The nucleotide sequence region of SEQ ID NO: 1 (base number 207 in SEQ ID NO: 5) that specifically hybridizes with a nucleic acid derived from rkumensis and its related species and can detect or quantify it.
~ 226 areas. A numbering system showing the position from the 5'end in the nucleotide sequence of Escherichia coli 16S rDNA [HF Noller and CR Woese, Science, 212:
403-411, 1981], a region corresponding to the base number 222 to 241) and a DNA having a base length of 10 to 50 bp, preferably a base length of 15 to 25, including all or part of the base sequence of this region.
It is advisable to design probes, or RNA probes having ribonucleotide sequences corresponding to them. The following probes can be mentioned as an example. (1) 5'-C
GA CGC GAG CTC ATC CAT CA-3 '(Albo 222, 20 mer)
(SEQ ID NO: 1) 3'-GCT GCG CTC GAG TAG GTA GT-5 '
(SEQ ID NO: 7) When these probes are synthesized and labeled with Non-RI, that is, with a fluorescent dye or an antigenic substance, the method described above may be used.

【0060】特定機能微生物として、複数の海域でその
分布が確認されている芳香族炭化水素分解菌に着目する
場合、以下の塩基配列を有するDNAプローブおよびRNAプ
ローブをを用いることができる。 (1)5'-GGAAACCCGCCCAACAGT-3'(Cypug829-846*, 18m
er:配列番号6における塩基番号823〜840の領域)(配
列番号2) 3'-CCTTTGGGCGGGTTGTCA-5' (配列番号8) (2)5'-TGCACCACTAAGCGGAAACC-3'(Cypug840-859*, 2
0mer:配列番号6における塩基番号834〜853の領域)
(配列番号3) 3'-ACGTGGTGATTCGCCTTTGG-5' (配列番号9) (3)5'-TGCACCACTAAGCGGAAACCCGCCCAACAGT-3'(Cypug
829-859*, 31mer:配列番号6における塩基番号823〜85
3の領域)(配列番号4) (なお、*(数字)はEscherichia coliの16S rDNA塩基
配列における5'末端からの位置(ナンバーリングシステ
ム)を示す(Noller H. F. and C. R. Woese, 1981. Sc
ience, 212:403-411)。) (3)のプローブの塩基配
列は、(1)と(2)のプローブの塩基配列が隣接した
ものであるが、この場合はプローブが自己結合する可能
性があるので注意が必要になる。
When attention is paid to aromatic hydrocarbon-degrading bacteria whose distribution is confirmed in a plurality of sea areas as the specific functional microorganism, DNA probes and RNA probes having the following base sequences can be used. (1) 5'-GGAAACCCGCCCAACAGT-3 '(Cypug829-846 * , 18m
er: a region of nucleotide numbers 823 to 840 in SEQ ID NO: 6) (SEQ ID NO: 2) 3'-CCTTTGGGCGGGTTGTCA-5 '(SEQ ID NO: 8) (2) 5'-TGCACCACTAAGCGGAAACC-3' (Cypug840-859 * , 2
0mer: a region of base numbers 834 to 853 in SEQ ID NO: 6)
(SEQ ID NO: 3) 3'-ACGTGGTGATTCGCCTTTGG-5 '(SEQ ID NO: 9) (3) 5'-TGCACCACTAAGCGGAAACCCGCCCAACAGT-3' (Cypug
829-859 * , 31mer: nucleotide numbers 823 to 85 in SEQ ID NO: 6
(Region 3) (SEQ ID NO: 4) (Note that * (number) indicates the position (numbering system) from the 5'end in the 16S rDNA nucleotide sequence of Escherichia coli (Noller HF and CR Woese, 1981. Sc.
ience, 212: 403-411). The base sequence of the probe of (3) is a sequence in which the base sequences of the probes of (1) and (2) are adjacent to each other, but in this case, the probe may self-bind, so caution is required.

【0061】これらのプローブは、1997年1月2日のロシ
アタンカーナホトカ号による日本海での石油流出事故
後、船首部が着底して大量の流出油が漂着した福井県三
国町沿岸海域において1997年1月15日に採取した試料か
ら見出された石油分解菌に由来する16S rDNA塩基配列
(配列表配列番号6)の一部を有し、Cycloclasticus属
の芳香族炭化水素分解菌、特にCycloclasticus pugetii
およびその近縁種を検出するために設計されたものであ
る。
These probes were used in the coastal waters of Mikuni Town, Fukui Prefecture, where the bow sank and a large amount of oil spilled after the oil spill in the Sea of Japan due to the Russian Tankana Khotka on January 2, 1997. A portion of the 16S rDNA nucleotide sequence (SEQ ID NO: 6 in the Sequence Listing) derived from a petroleum degrading bacterium found in a sample collected on January 15, 1997, and is an aromatic hydrocarbon degrading bacterium of the Cycloclasticus genus, especially Cycloclasticus pugetii
And its relatives.

【0062】これらの特定機能微生物検出用核酸プロー
ブに加え、その特定機能微生物が属するドメインを対象
とした検出用核酸プローブや、それを含む全生物を対象
としたユニバーサルプローブを用い、対象とする環境微
生物含有試料に上述した分子遺伝学的な検出および定量
化手法(相対分子定量法)を適用することにより、Alca
nivorax 属の脂肪族炭化水素分解菌、特にAlcanivorax
borkumensisおよびその近縁種、およびCycloclasticus
属の芳香族炭化水素分解菌、特にCycloclasticus puget
iiおよびその近縁種が、全微生物群集および/またはそ
の両者が属するバクテリアドメインの中で、それぞれど
の程度の優占度で存在しているのかを、分子レベルで正
確に測定することができる。さらに、この優占度の時間
的および/または空間的な変化を解析することにより、
自然環境や人工的な環境、特に石油で汚染された油濁環
境の状態を、微生物学的な観点から解析・評価すること
が可能となる。
In addition to these nucleic acid probes for detecting specific functional microorganisms, a nucleic acid probe for detecting the domain to which the specific functional microorganism belongs and a universal probe for all living organisms containing the same are used to detect the target environment. By applying the above-mentioned molecular genetic detection and quantification method (relative molecular quantification method) to microorganism-containing samples, Alca
Aliphatic hydrocarbon-degrading bacteria of the genus nivorax, especially Alcanivorax
borkumensis and its relatives, and Cycloclasticus
Aromatic hydrocarbon degrading bacteria of the genus, especially Cycloclasticus puget
It is possible to accurately measure, at the molecular level, the degree of predominance of ii and its related species in the bacterial domains to which the entire microbial community and / or both belong. Furthermore, by analyzing the temporal and / or spatial changes in this dominance,
It is possible to analyze and evaluate the state of natural environment and artificial environment, especially the state of oil pollution environment contaminated with petroleum from a microbiological viewpoint.

【0063】本発明の方法によると、石油などの有害化
学物質で汚染された環境を、その環境中に生息する微生
物を、従来の分離・培養手法、およびRI(放射性同位
体)ならびにPCR法を用いずに、簡便、迅速に分子遺伝
学的に評価することができる。また、本発明の方法は、
特に有用酵素や抗生物質等の有用物質生産微生物などの
特定機能微生物の検出・定量、およびスクリーニングに
応用することができる。さらに、本発明の方法は、病原
体等の有害微生物などの特定機能微生物の検出・定量、
およびスクリーニングに応用することもできる。したが
って、本発明の方法に必要な試薬および器具をキットと
して提供すること、ならびに本発明の方法を自動化する
ことが可能かつ有益である。さらに、本発明の方法は、
該有害化学物質汚染環境の評価及びバイオ環境修復(バ
イオレメディエーション)過程の解析や修復効果を評価
するための診断ツールとしてきわめて有益である。ま
た、本発明は、自然環境や人工的な環境中に含まれる、
有用物質生産微生物、および病原微生物等の有害微生物
などの特定機能微生物を検出・定量、およびスクリーニ
ングするために有益である。したがって、本発明は、か
かる特定機能微生物を含む環境試料の解析・評価におい
て極めて有益である。
According to the method of the present invention, an environment contaminated with harmful chemical substances such as petroleum, microorganisms inhabiting the environment, conventional separation / culture methods, RI (radioisotope) and PCR methods are used. It can be easily and quickly evaluated by molecular genetics without using it. In addition, the method of the present invention,
In particular, it can be applied to the detection / quantification of specific functional microorganisms such as useful enzyme-producing microorganisms producing useful substances such as antibiotics, and screening. Furthermore, the method of the present invention, detection and quantification of specific functional microorganisms such as harmful microorganisms such as pathogens,
It can also be applied to screening. It is therefore possible and advantageous to provide the kit with the reagents and equipment necessary for the method of the invention and to automate the method of the invention. Further, the method of the present invention comprises
It is extremely useful as a diagnostic tool for evaluation of the environment contaminated with harmful chemical substances, analysis of bioenvironmental repair (bioremediation) process, and evaluation of repair effect. Further, the present invention is included in a natural environment or an artificial environment,
It is useful for detecting, quantifying, and screening microorganisms that produce useful substances and microorganisms with specific functions such as harmful microorganisms such as pathogenic microorganisms. Therefore, the present invention is extremely useful in the analysis / evaluation of the environmental sample containing such a specific functional microorganism.

【0064】また、本発明で開示したDNAプローブは、
近年多くの海域で出現することが報告されている特定の
脂肪族炭化水素分解菌を特異的に識別し得るものであ
り、その検出および定量にきわめて有益である。
Further, the DNA probe disclosed in the present invention is
It is capable of specifically identifying a specific aliphatic hydrocarbon-degrading bacterium that has been reported to appear in many sea areas in recent years, and is extremely useful for its detection and quantification.

【0065】[0065]

〔実施例1〕[Example 1]

(1)Alcanivorax borkumensis 検出用DNAプローブの
開発 四国沿岸域より採取した試料から、集積培養を経て純粋
分離に成功した脂肪族炭化水素分解菌GR211-P1菌株(特
許寄託番号FERM BP-7788:平成13年11月5日付け国
際寄託へ移管)の16S rDNA塩基配列情報(配列番号5)
の中から、Stahl and Amann (Development and Applic
ation of Nucleic Acid Probes. In: Nucleic Acid Tec
hniques in Bacterial Systematics. Ed.: E. Stackebr
andt andM. Goodfellow, John Wiley and Sons, Chiche
ster, pp. 205-248, 1991)により示された高次構造に
よる障害が見られないと考えられる領域から、この菌種
に特異的な配列を選抜し、該配列を有するオリゴヌクレ
オチドを合成し、その5'末端をFITC、TRITCまたはCy 5
の蛍光色素により標識化し、最終的に配列番号1に示し
た配列を有するNon-RI標識DNAプローブ(以下、Albo 22
2ということがある)を作製した。
(1) Development of DNA probe for detection of Alcanivorax borkumensis The GR211-P1 strain of aliphatic hydrocarbon degrading strain (patent deposit number FERM BP-7788: Heisei 13) successfully isolated purely from a sample collected from the coast of Shikoku through enrichment culture. 16S rDNA nucleotide sequence information (SEQ ID NO: 5) transferred to the international deposit on November 5, 2014
From among, Stahl and Amann (Development and Applic
ation of Nucleic Acid Probes. In: Nucleic Acid Tec
hniques in Bacterial Systematics. Ed .: E. Stackebr
andt and M. Goodfellow, John Wiley and Sons, Chiche
ster, pp. 205-248, 1991), a sequence specific to this fungal species is selected from the region where the disorder due to the higher order structure is not likely to be seen, and an oligonucleotide having the sequence is synthesized. , Its 5'end is FITC, TRITC or Cy 5
Of the non-RI-labeled DNA probe (hereinafter referred to as Albo 22
2) is produced.

【0066】このプローブの配列は、国際塩基配列デー
タベース上でAlcanivorax borkumensis SK2(基準菌
株;M. M. Yakimov et al.: 1998、前出)およびその近
縁種Fundibacter jadensis T9(基準菌株)の配列との
み100%の相同性を示すことが確認され、Alcanivorax b
orkumensis またはAlcanivorax系統群検出用のDNAプロ
ーブとして有効であることが示された。この近縁種Fund
ibacter jadensis(A. Bruns and L. Berthe-Corti: Fu
ndibacter jadensis gen. nov., sp. nov., a newsligh
tly halophilic bacterium, isolated from intertidal
sediment, Int. J. Syst. Bacteriol., 49, 441-448,
1999)は、16S rDNA配列による分子系統学上ではAlcani
vorax borkumensisと同一系統群と見なされ、またそのr
DNA全塩基配列は、Alcanivorax borkumensisのrDNA塩基
配列との相同性が約98%と高いことから、近い将来、先
行提案されているAlcanivorax属に包含される可能性が
高い近縁種または同一種と判断された。
The sequence of this probe is 100 with the sequence of Alcanivorax borkumensis SK2 (reference strain; MM Yakimov et al .: 1998, supra) and its related species Fundibacter jadensis T9 (reference strain) on the international nucleotide sequence database. Alcanivorax b was confirmed to show% homology.
It was shown to be effective as a DNA probe for detecting orkumensis or Alcanivorax strains. This relative Fund
ibacter jadensis (A. Bruns and L. Berthe-Corti: Fu
ndibacter jadensis gen. nov., sp. nov., a newsligh
tly halophilic bacterium, isolated from intertidal
sediment, Int. J. Syst. Bacteriol., 49, 441-448,
1999) is based on the molecular phylogeny of 16S rDNA sequences in Alcani.
vorax borkumensis considered to be in the same strain group, and its r
Since the total DNA nucleotide sequence has a high homology of about 98% with the rDNA nucleotide sequence of Alcanivorax borkumensis, it is highly likely that it will be included in the Alcanivorax genus that has been proposed in the near future. Judged

【0067】本発明に示したDNAプローブの使用にあた
っては、Alcanivorax borkumensis DSM11573(標準菌
株)を標的微生物、Pseudomonas aeruginosa IFO12689
(標準菌株)などを対象微生物とし、Maruyama and Sun
amura(Simultaneous direct counting of total and s
pecific microbial cells in seawater, using a deep-
sea microbe as biomarker. Applied and Environmenta
l Microbiology, 66: 2211-2215, 2000)に記載した装
置や手法を用い、FISH法にて実際にその有効性を確認し
た。この際のハイブリダイゼーションは、20 %ホルム
アミド存在下で43℃で行い、洗浄処理は44℃で行っ
た。
In using the DNA probe shown in the present invention, Alcanivorax borkumensis DSM11573 (standard strain) is used as a target microorganism, Pseudomonas aeruginosa IFO12689.
(Standard strains) and other target microorganisms, Maruyama and Sun
amura (Simultaneous direct counting of total and s
pecific microbial cells in seawater, using a deep-
sea microbe as biomarker. Applied and Environmenta
l Microbiology, 66: 2211-2215, 2000) and actually confirmed its effectiveness by the FISH method. The hybridization was carried out at 43 ° C in the presence of 20% formamide, and the washing treatment was carried out at 44 ° C.

【0068】(2)Cycloclasticus pugeti検出用DNAプ
ローブ もう一つの標的微生物としたCycloclasticus pugetiiを
検出するためのDNAプローブとしては、Cyclopug 829-84
6(配列番号2:以下Cypug829ということがある)を用
いた。このプローブの配列は、1997年1月2日に発生した
ロシアタンカーナホトカ号による日本海での石油流出事
故後、船首部が着底して大量の流出油が漂着した福井県
三国町沿岸海域において1月15日に採取した試料から、
C重油を唯一の炭素源として用いた石油分解菌の段階希
釈培養計数(MPN)試料中の増殖陽性フロント試料を
得、そこから直接DNAを抽出し、その配列決定により明
らかにされたCycloclasticus pugetii 16S rDNA塩基配
列情報から、Cycloclasticuspugetiiに特異的な配列と
して見出したものである。
(2) DNA probe for detecting Cycloclasticus pugeti As a DNA probe for detecting Cycloclasticus pugetii which is another target microorganism, Cyclopug 829-84
6 (SEQ ID NO: 2: sometimes referred to as Cypug829 hereinafter) was used. The array of this probe is located in the coastal waters of Mikuni Town, Fukui Prefecture, where a large amount of oil spilled on the bow after the oil spill in the Sea of Japan caused by the Russian Tankanakhodka on January 2, 1997. From the sample collected on January 15th,
Cycloclasticus pugetii 16S was obtained by direct extraction of DNA from a growth-positive front sample in a serial dilution culture count (MPN) sample of petroleum-degrading bacteria using C heavy oil as the sole carbon source, and its sequencing. It was found as a sequence specific to Cycloclasticus pugetii from rDNA nucleotide sequence information.

【0069】〔実施例2〕これらのDNAプローブを用
い、実際の石油汚染海域を対象とし、Cycloclasticus p
ugetiiおよびAlcanivorax borkumensisの優占度解析を
実施した結果を以下に示す。
[Example 2] Using these DNA probes, Cycloclasticus p
The results of the dominance analysis of ugetii and Alcanivorax borkumensis are shown below.

【0070】1)試料の採取と保存 分析対象には、1997年1月2日に発生したロシアタンカー
ナホトカ号による日本海での石油流出事故後、船首部が
着底して大量の流出油が漂着した福井県三国町沿岸海域
において、1997年1月15日に採取し凍結保存しておいた
試料を用いた。すなわち、現地で採取した油濁海水約3
リットルをすみやかに孔径0.2マイクロメーターの中空
糸膜フィルターHF400(Millipore社製)を用いて該フィ
ルター上にてろ過濃縮し、該フィルターごと凍結保存し
た。
1) Sampling and storage of samples After the oil spill accident in the Sea of Japan due to the Russian Tankana Khotka on January 2, 1997, a large amount of oil spilled due to the bottom of the bow. We used a sample that had been frozen and preserved on January 15, 1997 in the coastal waters of Mikuni Town, Fukui Prefecture, where it washed ashore. That is, about 3 oil-saturated seawater collected locally
The liter was immediately filtered and concentrated on the filter using a hollow fiber membrane filter HF400 (manufactured by Millipore) having a pore size of 0.2 micrometer, and the whole filter was frozen and stored.

【0071】2)細胞の破砕とRNAの抽出、保存 得られた環境微生物濃縮試料を中空糸膜フィルターごと
12 ml容硬質ガラスチューブに移し、Qiagen社製RNeasy
Midi Kitに含まれるRLT緩衝液を添加した。180℃で1時
間以上乾熱滅菌しておいたガラスビーズ(Sigma社製GLA
SS BEADS 106microns and finer)を、用いたRLT緩衝液
1.5 mlに対して1.5 gとなる量で添加した後、細胞破砕
器(B.Braun社製 MSK Cell Homogenizer)にて5分間の
往復振とう処理により細胞破砕を行った。この処理は、
電子温度計でモニターして、液体二酸化炭素を噴霧して
試料の温度を5℃程度に維持しながら行った。また、こ
の処理時間は、グラム陰性細菌より細胞壁が堅く、陸上
に多く生息するグラム陽性細菌に属するBacillus subti
lis IFO13719細胞を用い、顕微鏡下でその細胞破砕状況
を観察し、かつ、緩衝液中に溶出された核酸をアガロー
スゲル電気泳動にて解析し、核酸の溶出量が高く、かつ
過度の核酸の断片化を起こさない時間を選定し、処理条
件とした。得られた細胞破砕試料より、Qiagen社製RNea
sy Midi Kitを用いてRNAを抽出・精製し、各々50-100
μlずつ小分けして-80℃で保存した。
2) Cell disruption, RNA extraction, storage The obtained environmental microorganism-enriched sample was used together with the hollow fiber membrane filter.
Transfer to a 12 ml rigid glass tube and use Qiagen RNeasy
The RLT buffer contained in the Midi Kit was added. Glass beads (GLA manufactured by Sigma) that have been sterilized by dry heat at 180 ° C for 1 hour or more.
RLT buffer using SS BEADS 106microns and finer)
After adding 1.5 g to 1.5 ml, the cells were disrupted by a reciprocal shaking treatment for 5 minutes with a cell disruptor (MSK Cell Homogenizer manufactured by B. Braun). This process
Monitoring was performed with an electronic thermometer, and liquid carbon dioxide was sprayed to maintain the temperature of the sample at about 5 ° C. In addition, this treatment time is longer than that of Gram-negative bacteria because the cell wall is harder and Bacillus subti belongs to the Gram-positive bacteria that live on land.
Using lis IFO13719 cells, observe the state of cell disruption under a microscope, and analyze the nucleic acid eluted in the buffer solution by agarose gel electrophoresis. The time that does not cause the change was selected as the processing condition. From the obtained cell disruption sample, Qiagen's RNea
RNA was extracted and purified using sy Midi Kit and 50-100 each
Each aliquot was divided into aliquots and stored at -80 ° C.

【0072】3)全RNA量の測定 ハイブリダイゼーション解析の前に、試料中の全RNA量
を、RiboGreen RNA Quantitation Kit(Molecular Prob
es社製)を用い、蛍光分光光度計RF-5300PC(島津社
製)にて励起波長480 nm、蛍光波長520 nm、バンド幅5
nmの設定条件で測定した。
3) Measurement of total RNA amount Before the hybridization analysis, the total RNA amount in the sample was measured by RiboGreen RNA Quantitation Kit (Molecular Prob
es) and a fluorescence spectrophotometer RF-5300PC (Shimadzu) with an excitation wavelength of 480 nm, a fluorescence wavelength of 520 nm, and a bandwidth of 5
It was measured under the setting condition of nm.

【0073】4)Non-RI法でのハイブリダイゼーション 蛍光プローブを用いたNon-RI法でのハイブリダイゼーシ
ョンは、以下のようにして実施した。まず、凍結保存し
ておいた試料を緩衝液(Dimethyl pyrocarbonate (DMP
C)処理した水、20xSSC [0.15 M NaCl and 0.015 M sodi
um citrate]、フォルムアルデヒドを5:3:2の割合で混合
した溶液)中にて溶解させ、試料中の核酸をポジティブ
チャージナイロン膜フィルター(Roche Diagnostics社
製)上に吸着させ、UV Stratalinker(Stratagene社
製)を用いて該フィルター上に固定化した。次に、ハイ
ブリダイゼーション溶液(Raskin L, S. J., Rittmann
BE,Stahl DA: Group-Specific 16S rRNA Hybridization
Probes to Describe Natural Communities of Methano
ges. Applied and Environmental Microbiology, 60: 1
232-1240, 1994)を用い、35℃で30分間プレハイブリダ
イゼーションを行った。その後、終濃度10 pmol/mlとな
るように上記Cy 5標識DNAプローブを添加した上記ハイ
ブリダイゼーション溶液を用い、35℃で一晩のハイブリ
ダイゼーションをおこなった後、該フィルターを洗浄溶
液(1 % Sodium Dodecyl Sulfateを添加した1xSSC [0.1
5 M NaCl and 0.015 M sodium citrate])中で、30分
間、合計2回、以下の方法で決定された各々のプローブ
の至適洗浄温度で洗浄処理に供した。
4) Hybridization by Non-RI method Hybridization by the Non-RI method using a fluorescent probe was carried out as follows. First, the frozen sample is stored in a buffer solution (Dimethyl pyrocarbonate (DMP
C) Treated water, 20xSSC [0.15 M NaCl and 0.015 M sodi
um citrate] and formaldehyde at a ratio of 5: 3: 2), and the nucleic acid in the sample is adsorbed on a positive charge nylon membrane filter (Roche Diagnostics), and UV Stratalinker (Stratagene (Manufactured by the company) was immobilized on the filter. Next, hybridization solution (Raskin L, SJ, Rittmann
BE, Stahl DA: Group-Specific 16S rRNA Hybridization
Probes to Describe Natural Communities of Methano
ges. Applied and Environmental Microbiology, 60: 1
232-1240, 1994) and pre-hybridization was performed at 35 ° C. for 30 minutes. Then, using the above-mentioned hybridization solution to which the Cy 5 labeled DNA probe was added so that the final concentration was 10 pmol / ml, after overnight hybridization at 35 ° C., the filter was washed with a solution (1% Sodium 1x SSC with Dodecyl Sulfate [0.1
5 M NaCl and 0.015 M sodium citrate]) for a total of 2 times for 30 minutes at the optimum washing temperature of each probe determined by the following method.

【0074】5)Non-RI法でのプローブ遊離曲線測定と
至適洗浄温度の決定 上記の至適洗浄温度は、Zhengら(D. A. E. Zheng et a
l.: 1996、前出)を参考に、Non-RI法により決定した。
すなわち、各々の標準菌株(Cycloclasticus pugetii A
TCC51542およびAlcanivorax borkumensis DSM11573)の
核酸抽出試料を、上記膜フィルター上にドッドブロット
(1ドットあたり約2 μgのRNAを添加)して固定化し、
上述した方法により各々のDNAプローブとハイブリダイ
ズさせ、35℃で一晩ハイブリダイゼーションを行った。
その後、膜フィルターを8ドット分ずつに切り、その断
片を2 mlの洗浄溶液を入れた5ml 用のプラスチックチュ
ーブに移した。次に、洗浄温度を35℃から80℃まで3℃
毎に上げ、温度を上げるごとに新たな洗浄溶液に交換し
て、洗浄処理を行った。得られた各々の洗浄溶液中に遊
離してくるプローブの蛍光シグナルの量を、蛍光分光光
度計RF-5300PC(島津社製)にて測定した(測定条件
は、励起波長640 nm、蛍光波長662 nm、バンド幅5nmと
した)。最後に、各温度での洗浄液中の蛍光シグナルの
量から、洗浄温度に対する各プローブの遊離曲線を求め
た。該遊離曲線を用いて前述の通りに求めた至適洗浄温
度は、Alcanivorax borkumensisの検出用プローブでは4
7℃、Cycloclasticus pugetiiの検出用プローブでは41
℃と決定された。Alcanivorax borkumensis検出用プロ
ーブ(Albo222)について得られた遊離曲線を図1、ま
たCycloclasticus pugetii検出用プローブ(Cypug829)
について得られた遊離曲線を図2として示した。
5) Measurement of probe release curve by Non-RI method and determination of optimum washing temperature The optimum washing temperature is Zheng et al. (DAE Zheng et al.
l .: 1996, supra), and determined by the Non-RI method.
That is, each standard strain (Cycloclasticus pugetii A
TCC51542 and Alcanivorax borkumensis DSM11573) nucleic acid extraction samples were immobilized on the membrane filter by Dod blot (adding about 2 μg RNA per dot),
Each DNA probe was hybridized by the method described above, and hybridized at 35 ° C. overnight.
Then, the membrane filter was cut into 8 dots, and the fragment was transferred to a 5 ml plastic tube containing 2 ml of the washing solution. Next, wash temperature from 35 ℃ to 80 ℃ 3 ℃
Each time, the temperature was raised, and each time the temperature was raised, a new washing solution was exchanged for a washing treatment. The amount of the fluorescent signal of the probe released in each of the obtained washing solutions was measured with a fluorescence spectrophotometer RF-5300PC (manufactured by Shimadzu Corporation) (measurement conditions were excitation wavelength 640 nm, fluorescence wavelength 662). nm and band width 5 nm). Finally, the release curve of each probe with respect to the washing temperature was obtained from the amount of fluorescent signal in the washing solution at each temperature. The optimum washing temperature determined as described above using the release curve was 4 for the detection probe of Alcanivorax borkumensis.
7 ° C, 41 with probe for detection of Cycloclasticus pugetii
C was determined. The release curve obtained for the probe for detecting Alcanivorax borkumensis (Albo222) is shown in Fig. 1, and the probe for detecting Cycloclasticus pugetii (Cypug829).
The release curve obtained for the above is shown as FIG.

【0075】6)蛍光シグナルの視覚化と定量解析 上記のCy 5標識DNAプローブとのハイブリダイゼーショ
ン、および洗浄処理を行った試料について、蛍光イメー
ジアナライザーSTORM(Amersham Pharmacia Biotech社
製)で、フィルターに固定化された核酸にハイブリダイ
ズしているDNAプローブの蛍光シグナルをレッドレーザ
ーダイオード(出力5mW、波長635nm)により励起し、
それに対応する蛍光フィルター(650nmロングパスフィ
ルター)を用いて検出し、その蛍光シグナルをドットイ
メージ画像として視覚化した。さらに、IPLab(Scanaly
tics社製)を用い、その蛍光画像を解析し定量値を求め
た。すなわち、測定する試料のシグナルのイメージ画像
からバックグラウンドのシグナルを差し引き、かつ同一
メンブレン上にブロットしておいたE.coliの16SrRNA標
準試料の段階希釈試料のイメージ画像から求められた検
量線を用いて、試料に由来する蛍光シグナルの真の定量
値を求めた。
6) Visualization and Quantitative Analysis of Fluorescent Signal The sample subjected to the hybridization with the Cy5 labeled DNA probe and the washing treatment described above was fixed to the filter with a fluorescent image analyzer STORM (Amersham Pharmacia Biotech). The fluorescence signal of the DNA probe hybridized to the denatured nucleic acid is excited by the red laser diode (output 5 mW, wavelength 635 nm),
Detection was performed using a corresponding fluorescence filter (650 nm long pass filter), and the fluorescence signal was visualized as a dot image image. In addition, IPLab (Scanaly
tics) was used to analyze the fluorescence image to obtain a quantitative value. That is, subtract the background signal from the image image of the signal of the sample to be measured, and use the calibration curve obtained from the image image of the serially diluted sample of the 16S rRNA standard sample of E. coli that had been blotted on the same membrane. Then, the true quantitative value of the fluorescence signal derived from the sample was obtained.

【0076】7)特定微生物の優占度解析 全生物ならびにバクテリアドメインに対する標的微生物
の優占度は、RI法で提唱されている上記式1によって算
出した。 (測定値の補正)ここで、各種ドメインの優占度算出に
用いた補正値は、下記の標準菌株を用いて求めた。
7) Analysis of dominance of specific microorganisms The dominance of target microorganisms with respect to all organisms and bacterial domains was calculated by the above-mentioned formula 1 proposed by the RI method. (Correction of measured value) Here, the correction value used for calculating the dominance of various domains was obtained using the following standard strains.

【0077】バクテリアドメイン(Bacteria domain) Escherichia coli DSM30083 Psychrobacter pacificensis IFO16279 Cycloclasticus pugetii ATCC51542 Alcanivorax borkumensis DSM11573 Arcobacter nitrofigilis DSM7299 Methylobacterium extorquens DSM1053 Methylophilus methylotrophus DSM46235 アーキアドメイン(Archaea domain) Aeropyrum pernix JCM9820 Methanococcoides methylutens DSM2657 ユーカリアドメイン(Eucarya domain) Saccharomyces cerevisiae IFO10217 これら補正に用いた標準菌株からの核酸の抽出には、RN
easy Maxi kit(Qiagen社製)を用い、各々200 μlずつ
小分けして-80℃で保存した。
Bacteria domain Escherichia coli DSM30083 Psychrobacter pacificensis IFO16279 Cycloclasticus pugetii ATCC51542 Alcanivorax borkumensis DSM11 583 cerevisiae IFO10217 For extraction of nucleic acids from the standard strains used for these corrections, RN
Using an easy Maxi kit (manufactured by Qiagen), 200 μl of each was divided into small aliquots and stored at -80 ° C.

【0078】次に、上述した手法により、全RNA定量、
ハイブリダイゼーション、洗浄処理、ドットイメージ画
像の取得、画像の定量解析等を実施した。ドメインレベ
ルでのハイブリダイゼーションを行うプローブとして
は、Ammanら(R. I. Amann et al.: 1995、前出)に記
載されているEuba338(バクテリアドメイン)、Euka 50
2(ユーカリアドメイン)、Arch 915(アーキアドメイ
ン)を用いた。また、全生物共通領域に対するDNAプロ
ーブには、Univ 1390(D. A.E. Zheng et al.: 1996、
前出)を用いた。
Next, the total RNA quantification,
Hybridization, washing treatment, acquisition of dot image images, quantitative analysis of images, etc. were performed. As a probe for hybridization at the domain level, Euba338 (bacterial domain) and Euka 50 described in Amman et al. (RI Amann et al .: 1995, supra) are used.
2 (Eucariah domain) and Arch 915 (Archia domain) were used. In addition, as a DNA probe for the common region of all organisms, Univ 1390 (DAE Zheng et al .: 1996,
The above) was used.

【0079】そして、バクテリアドメイン中の標的とす
る特定機能微生物Cycloclasticus pugetiiおよびAlcani
vorax borkumensisに対しては、上述した各々の種特異
的DNAプローブCypug 829およびAlbo 222を用いた。測定
結果を表1に示す。表1において、試料1は三国町安島
漁港内(Stn.A)で採取した試料、また、試料2は同町
安島北部海岸船首部着底付近の岩礁域(Stn.B)で採取
した試料である。
Cycloclasticus pugetii and Alcani, which are target functional microorganisms in the bacterial domain
For vorax borkumensis, each of the species-specific DNA probes Cypug 829 and Albo 222 described above were used. The measurement results are shown in Table 1. In Table 1, sample 1 is a sample taken in the fishing port of Yasshima, Mikuni Town (Stn.A), and sample 2 is a sample taken in the reef area (Stn.B) near the bottom of the bow on the northern coast of Yasshima, Mikuni Town. .

【0080】[0080]

【表1】 [Table 1]

【0081】表1に示したように、試料1中にはバクテ
リアドメインが約45.2%(全体を100%とした場合
61.4%)、ユーカリアドメインが約19.9%、ア
ーキアドメインが約8.5%(合計は、73.6%)見
出された。また、試料2中にはバクテリアドメインが約
53.3%(全体を100%とした場合59%)、ユーカ
リアドメインが約24.0%、アーキアドメインが約1
3.3%(合計は、90.6%)見出された。
As shown in Table 1, in Sample 1, the bacterial domain was about 45.2% (61.4% when the whole was 100%), the Eucalyptus domain was about 19.9%, and the Archea domain. Was found to be about 8.5% (total 73.6%). In Sample 2, the bacterial domain was about 53.3% (59% based on 100% total), the Eucalyptus domain was about 24.0%, and the Archea domain was about 1%.
3.3% (total 90.6%) was found.

【0082】表1において、バクテリアドメインの括弧
内の数値は、該ドメイン全体の優占度を表すEuba338に
対するCypug829及びAlbo222の割合を示す。すなわち、
試料1のバクテリアドメイン中、このドメインに属する
標的微生物である芳香族炭化水素分解菌Cycloclasticus
pugetiiは23.6%、もう一つの標的微生物である脂
肪族炭化水素分解菌Alcanivorax borkumensisは4.4%
の優占度を示す。同様に、試料2のバクテリアドメイン
中、このドメインに属する標的微生物である芳香族炭化
水素分解菌Cycloclasticus pugetiiは24.5%、もう
一つの標的微生物である脂肪族炭化水素分解菌Alcanivo
rax borkumensisは6.5%の優占度を示す。
In Table 1, the numerical value in parentheses of the bacterial domain indicates the ratio of Cypug829 and Albo222 to Euba338 which represents the dominance of the entire domain. That is,
Cycloclasticus, an aromatic hydrocarbon-degrading bacterium that is a target microorganism belonging to this domain in the bacterial domain of Sample 1
23.6% of pugetii and 4.4% of Alcanivorax borkumensis, another target microorganism that decomposes aliphatic hydrocarbons.
Indicates the degree of dominance. Similarly, in the bacterial domain of sample 2, Cycloclasticus pugetii, which is a target microorganism belonging to this domain, is 24.5%, and another target microorganism, an aliphatic hydrocarbon-degrading bacterium, Alcanivo.
rax borkumensis shows a dominance of 6.5%.

【0083】以上、本手法に示したように汚染環境中の
微生物の核酸抽出試料を対象とし、Non-RI法で特定機能
微生物の優占度を定量化することにより、実際の汚染環
境を分子遺伝学的に解析、評価、診断することが可能で
あることを明らかにした。
As described above, the nucleic acid extraction sample of the microorganism in the contaminated environment as shown in the present method is used to quantify the predominance of the specific functional microorganism by the Non-RI method to determine the actual contaminated environment as a molecule. It was revealed that it is possible to analyze, evaluate, and diagnose genetically.

【0084】[0084]

【発明の効果】本発明により、自然環境や人工的な環境
中(例えば、石油汚染環境など)に出現する特定機能微
生物(例えば、石油分解菌、有用物質生産微生物、病原
微生物、硫酸還元菌など)の優占度を、従来の多大な労
力と時間を要する培養計数法を用いずに、しかもNon-RI
及び(RIを用いない方法)による分子遺伝学的に定量的
に解析する手法が提供された。 このような優占度の解
析は現在のところPCR法によって実施することはでき
ず、本発明によるNon-RI法による優占度解析は、環境中
に含まれる微生物群集の解析・評価にとって極めて有効
な手法である。
Industrial Applicability According to the present invention, a microorganism having a specific function (for example, a petroleum-degrading bacterium, a useful substance-producing microorganism, a pathogenic microorganism, a sulfate-reducing bacterium, etc.) that appears in a natural environment or an artificial environment (for example, a petroleum-polluting environment) ) Of non-RI without using the conventional labor-intensive and time-consuming culture counting method.
And (method not using RI) were provided for quantitatively analyzing the molecular genetics. Such an analysis of the abundance cannot be carried out by the PCR method at present, and the abundance analysis by the Non-RI method according to the present invention is extremely effective for the analysis / evaluation of the microbial community contained in the environment. Is a technique.

【0085】本発明の手法により、新たに開発された石
油分解菌Alcanivorax borkumensisに特異的な核酸プロ
ーブの塩基配列は、広く沿岸域の油濁環境で優占する能
力を有する天然の石油分解微生物に由来するものであ
る。従って、このプローブの塩基配列は、この石油分解
微生物の自然界や油濁環境のバイオ修復過程などの石油
処理条件下、および屋外でのバイオ環境修復技術の実証
試験や研究室での実験条件下における挙動を解明する上
で、また油濁環境の診断ツールや油濁環境のバイオメデ
ィエーションによる修復効果を評価するための診断ツー
ルとして、きわめて有益である。
The nucleotide sequence of the nucleic acid probe specific to the petroleum-degrading bacterium Alcanivorax borkumensis newly developed by the method of the present invention can be applied to natural petroleum-degrading microorganisms having the ability to dominate widely in oil pollution environments in coastal areas. It comes from. Therefore, the base sequence of this probe is under petroleum processing conditions such as bio-restoration process of the petroleum-degrading microorganisms in the natural world and oil spill environment, as well as under outdoor bio-environment restoration technology demonstration tests and laboratory experimental conditions. It is extremely useful for elucidating behavior and as a diagnostic tool for oil spill environment and as a diagnostic tool for evaluating the repair effect of oil spill environment by biomedation.

【0086】また、本発明により、広く沿岸域に分布す
ることが知られる代表的な脂肪族炭化水素分解菌および
/または代表的な芳香族炭化水素分解菌の優占度解析
が、分子遺伝学的な手法で実現した。したがって、本発
明は、石油汚染海域での石油成分の残存状況や分解過程
を生物学的にモニターする上で有益であり、栄養塩等の
散布、および栄養塩などとともにこれらの微生物を油濁
海域に散布することにより、現場で石油の微生物分解を
促進させる環境修復技術(バイオレメディエーション技
術)の開発にも有効で、かつ極めて大きな利便性があ
る。さらに、本発明は、有用物質生産微生物および病原
微生物等の有害微生物などの特定機能微生物を検出・定
量、スクリーニングするために、ならびに、かかる特定
機能微生物を含有する環境試料の解析・評価においても
極めて有益である。
Further, according to the present invention, typical aliphatic hydrocarbon decomposing bacteria known to be widely distributed in coastal areas and
/ Or Dominance analysis of typical aromatic hydrocarbon degrading bacteria was realized by molecular genetic techniques. Therefore, the present invention is useful for biologically monitoring the residual state and decomposition process of petroleum components in petroleum-polluted waters, and spraying these nutrients with nutrients, etc. It is effective for the development of environmental remediation technology (bioremediation technology) that promotes the microbial decomposition of petroleum on site, and is extremely convenient. Furthermore, the present invention is extremely useful for detecting, quantifying, and screening for specific functional microorganisms such as harmful microorganisms such as useful substance-producing microorganisms and pathogenic microorganisms, and also for analyzing and evaluating environmental samples containing such specific functional microorganisms. Be beneficial.

【0087】[0087]

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> National Institute of Advanced Industrial Science and Technology <120> A method for molecular genetic analysis of polluted environments a nd environmental samples. <130>331-01425 <140> <141> <150> JP 2000/341765 <151> 2000-11-09 <160> 9 <170> PatentIn Ver. 2.0 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: synthetic DNA <400> 1 cgacgcgagc tcatccatca 20 <210> 2 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: synthetic DNA <400> 2 ggaaacccgc ccaacagt 18 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: synthetic DNA <400> 3 tgcaccacta agcggaaacc 20 <210> 4 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: synthetic DNA <400> 4 tgcaccacta agcggaaacc cgcccaacag t 31 <210> 5 <211> 1494 <212> 16SrDNA <213> GR211-P1(FERM BP-7788) <400> 5 ttatcatggc tcagattgaa cgctggcggc aggcctaaca catgcaagtc gagcggaaac 60 gatcctagct tgctaggagg cgtcgagcgg cggacgggtg agtaacacgt gagaatctgc 120 ccattagagg gggataacct ggggaaaccc aggctaatac cgcataatcc ctacggggga 180 aagcagggga tcttcggacc ttgtgctgat ggatgagctc gcgtcggatt agcttgttgg 240 tgaggtaatg gctcaccaag gcgacgatcc gtagctggtc ttagaggatg atcagccaca 300 ccgggactga gacacggccc ggactcctac gggaggcagc agtggggaat cttggacaat 360 gggggcaacc ctgatccagc catgccgcgt gtgtgaagaa ggccttcggg ttgtaaagca 420 ctttcagtag ggaggaaggc ttatccttaa tacggatgag tacttgacgt tacctacaga 480 agaagcaccg gctaatttcg tgccagcagc cgcggtaata cgaaaggtgc gagcgttaat 540 cggaattact gggcgtaaag cgcgcgtagg cggtttgcta agtcagatgt gaaagccccg 600 ggctcaacct gggaactgca tttgaaactg gcaggctaga atgcagtaga gggaggtgga 660 atttccggtg tagcggtgaa atgcgtagag atcggaagga acaccagtgg cgaaggcggc 720 ctcctggact gacattgacg ctgaggtgcg aaagcgtggg gagcaaacag gattagatac 780 cctggtagtc cacgccgtaa acgatgtcta ctagtcgttg ggaatcttag tattcttggt 840 gacgaagtta acgcgataag tagaccgcct ggggagtacg gccgcaaggt 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tgaaaacgct gctaataccg cataatcccg 180 cgggggc aaa gacggggacc ttcgggcctt gctctaatgg atgagcctac aggggattag 240 gtagttggt g aggtaacggc tcaccaaggc aacgatccct agctggtttg agaggatgat 300 cagccacact gggactgaga cacggcccag actcctacgg gaggcagcag tggggaatat 360 tgcacaatgg ag gaaactct gatgcagcaa tgccgcgtgt gtgaagaagg ccttagggtt 420 gtaaagcact ttca gtaggg aggaaaagtt taagggtaat aacccttagg ccctgacgtt 480 acctacagaa gaagca ccgg ctaactccgt gccagcagcc gcggtaatac ggagggtgca 540 agcgttaatc ggaattac tg ggcgtaaagc gcgcgcaggc ggttaaacaa gtcagatgtg 600 aaagccccgg gctcaacctg ggaactgcat ttgaaactgg ctagctagag tgtggtagag 660 gagagtggaa tttcaggtgt a gcggtgaaa tgcgtagata tctgaaggaa caccagtggc 720 gaaggcggct ctctggacca aca ctgacgc tgaggtgcga aagcgtgggt agcaaacggg 780 attagatacc ccggtagtcc acgcc gtaaa cgatgtcaac taactgttgg gcgggtttcc 840 gcttagtggt gcastaacgc aataagt tga ccgcctgggg agtacggccg caaggctaaa 900 actcaaatga attgacgggg gcccgcaca a gcggtggagc atgtggttta attcgatgca 960 acgcgaagaa ccttacctac ccttgacata cagagaactt tctagagata gattggtgcc 1020 ttcgggaact ctgatacagg tgctgcatgg c tgtcgtcag ctcgtgtcgt gagatgttgg 1080 gttaagtccc gtaacgagcg caacccttat cc ttagttgc taccatttag ttgggcactc 1140 taaggagact gccggtgata aaccggagga agg tggggac gacgtcaagt catcatggcc 1200 cttatgggta gggctacaca cgtgctacaa tggc cggtac agagggccgc aaactcgcga 1260 gagtaagcta atcccttaaa gccggtccta gtccg gattg cagtctgcaa ctcgactgca 1320 tgaagctgga atcgctagta atcgcggatc agaatg ccgc ggtgaattcg ttcccgggcc 1380 ttgtacacac cgcccgtcac accatgggag tgggttg caa aagaagtggg taggctaacc 1440 ttcgggaggc cgctcaccac tttgtgattc atgactgg gg tgaagtcgta acaaggtagc 1500 cctaggggaa cctggggctg gatcacctcc tt 1532 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: synthetic DNA <400> 7 gctgcgctcg agtaggtagt 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: synthetic DNA <400> 8 cctttgggcg ggttgtca 18 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: synthetic DNA <400> 9 acgtggtgat tcgcctttgg 20[Sequence list]                           SEQUENCE LISTING    <110> National Institute of Advanced Industrial Science and Technology    <120> A method for molecular genetic analysis of polluted environments a nd environmental samples.    <130> 331-01425    <140> <141>    <150> JP 2000/341765 <151> 2000-11-09    <160> 9    <170> PatentIn Ver. 2.0    <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence    <220> <223> Description of Artificial Sequence: synthetic DNA    <400> 1 cgacgcgagc tcatccatca 20       <210> 2 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence    <220> <223> Description of Artificial Sequence: synthetic DNA    <400> 2 ggaaacccgc ccaacagt 18    <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence    <220> <223> Description of Artificial Sequence: synthetic DNA    <400> 3 tgcaccacta agcggaaacc 20    <210> 4 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence    <220> <223> Description of Artificial Sequence: synthetic DNA    <400> 4 tgcaccacta agcggaaacc cgcccaacag t 31    <210> 5 <211> 1494 <212> 16S rDNA <213> GR211-P1 (FERM BP-7788)    <400> 5 ttatcatggc tcagattgaa cgctggcggc aggcctaaca catgcaagtc gagcggaaac 60 gatcctagct tgctaggagg cgtcgagcgg cggacgggtg agtaacacgt gagaatctgc 120 ccattagagg gggataacct ggggaaaccc aggctaatac cgcataatcc ctacggggga 180 aagcagggga tcttcggacc ttgtgctgat ggatgagctc gcgtcggatt agcttgttgg 240 tgaggtaatg gctcaccaag gcgacgatcc gtagctggtc ttagaggatg atcagccaca 300 ccgggactga gacacggccc ggactcctac gggaggcagc agtggggaat cttggacaat 360 gggggcaacc ctgatccagc catgccgcgt gtgtgaagaa ggccttcggg ttgtaaagca 420 ctttcagtag ggaggaaggc ttatccttaa tacggatgag tacttgacgt tacctacaga 480 agaagcaccg gctaatttcg tgccagcagc cgcggtaata cgaaaggtgc gagcgttaat 540 cggaattact gggcgtaaag cgcgcgtagg cggtttgcta agtcagatgt gaaagccccg 600 ggctcaacct gggaactgca tttgaaactg gcaggctaga atgcagtaga gggaggtgga 660 atttccggtg tagcggtgaa atgcgtagag atcggaagga acaccagtgg cgaaggcggc 720 ctcctggact gacattgacg ctgaggtgcg aaagcgtggg gagcaaacag gattagatac 780 cctggtagtc cacgccgtaa acgatgtcta ctagtcgttg ggaatcttag tattcttggt 840 gacgaagtta acgcgataag tagaccgcct ggggagtacg gccgcaaggt taaaactcaa 900 atgaattgac gggggcccgc acaagcggtg gagcatgtgg tttaattcga tgcaacgcga 960 agaaccttac caggccttga catccttgga actttctaga gatagattgg tgccttcggg 1020 agccaagtga caggtgctgc atggctgtcg tcagctcgtg tcgtgagatg ttgggttaag 1080 tcccgtaacg agcgcaaccc ttgtccctag ttgccagcac gtaatggtgg gaactctagg 1140 gagactgccg gtgacaaacc ggaggaaggt ggggacgacg tcaagtcatc atggccctta 1200 cggcctgggc tacacacgtg ctacaatggg cagtacagag ggcagcaaag tcgcgaggcc 1260 aagcaaatcc cttaaaactg ttcgtagtcc ggattggagt ctgcaactcg actccatgaa 1320 gtcggaatcg ctagtaatcg cggatcagaa tgccgcggtg aatacgttcc cgggccttgt 1380 a cacaccgcc cgtcacacca tgggagtgga ttgcaccaga agtggatagt ctaaccttcg 1440 ggaggacgtt caccacggtg tggttcatga ctggggtgaa gtcgtaacaa ggta 1494    <210> 6 <211> 1532 <212> DNA <213> Cycloclasticus pugetii    <220> <221> rRNA <222> (1) .. (1532)    <400> 6 agagtttgat catggctcag attgaacgct ggcggcatgc ctaacacatg caagtcgaac 60 gga aacagaa tgcagcttgc tagcaggcgg tcgagtggcg gacgggtgag ttatgcatag 120 gaatc cgccc gatagtgggg gacaacctcc tgaaaacgct gctaataccg cataatcccg 180 cgggggc aaa gacggggacc ttcgggcctt gctctaatgg atgagcctac aggggattag 240 gtagttggt g aggtaacggc tcaccaaggc aacgatccct agctggtttg agaggatgat 300 cagccacact gggactgaga cacggcccag actcctacgg gaggcagcag tggggaatat 360 tgcacaatgg ag gaaactct gatgcagcaa tgccgcgtgt gtgaagaagg ccttagggtt 420 gtaaagcact ttca gtaggg aggaaaagtt taagggtaat aacccttagg ccctgacgtt 480 acctacagaa gaagca ccgg ctaactccgt gccagcagcc gcggtaatac ggagggtgca 540 agcgttaatc ggaattac tg ggcgtaaagc gcgcgcaggc ggttaaacaa gtcagatgtg 600 aaagccccgg gctcaacctg  ggaactgcat ttgaaactgg ctagctagag tgtggtagag 660 gagagtggaa tttcaggtgt a gcggtgaaa tgcgtagata tctgaaggaa caccagtggc 720 gaaggcggct ctctggacca aca ctgacgc tgaggtgcga aagcgtgggt agcaaacggg 780 attagatacc ccggtagtcc acgcc gtaaa cgatgtcaac taactgttgg gcgggtttcc 840 gcttagtggt gcastaacgc aataagt tga ccgcctgggg agtacggccg caaggctaaa 900 actcaaatga attgacgggg gcccgcaca a gcggtggagc atgtggttta attcgatgca 960 acgcgaagaa ccttacctac ccttgacata cagagaactt tctagagata gattggtgcc 1020 ttcgggaact ctgatacagg tgctgcatgg c tgtcgtcag ctcgtgtcgt gagatgttgg 1080 gttaagtccc gtaacgagcg caacccttat cc ttagttgc taccatttag ttgggcactc 1140 taaggagact gccggtgata aaccggagga agg tggggac gacgtcaagt catcatggcc 1200 cttatgggta gggctacaca cgtgctacaa tggc cggtac agagggccgc aaactcgcga 1260 gagtaagcta atcccttaaa gccggtccta gtccg gattg cagtctgcaa ctcgactgca 1320 tgaagctgga atcgctagta atcgcggatc agaatg ccgc ggtgaattcg ttcccgggcc 1380 ttgtacacac cgcccgtcac accatgggag tgggttg caa aagaagtggg taggctaacc 1440 ttcgggaggc cgctcaccac tttgtgattc atgactgg gg tgaagtcgta acaaggtagc 1500 cctaggggaa cctggggctg gatcacctcc tt 1532    <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence    <220> <223> Description of Artificial Sequence: synthetic DNA    <400> 7 gctgcgctcg agtaggtagt 20    <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence    <220> <223> Description of Artificial Sequence: synthetic DNA    <400> 8 cctttgggcg ggttgtca 18    <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence    <220> <223> Description of Artificial Sequence: synthetic DNA    <400> 9 acgtggtgat tcgcctttgg 20

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

【図1】Alcanivorax borkumensis検出用プローブ(Alb
o222)について得られた遊離曲線を示す。
Figure 1: Alcanivorax borkumensis detection probe (Alb
The release curve obtained for o222) is shown.

【図2】Cycloclasticus pugetii検出用プローブ(Cypu
g829)について得られた遊離曲線を示す。
[Figure 2] Cycloclasticus pugetii detection probe (Cypu
g829) shows the release curve obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 恵子 茨城県つくば市東1−1−1 独立行政法 人産業技術総合研究所 つくばセンター内 (72)発明者 砂村 倫成 千葉県我孫子市3−8−11−4C (72)発明者 倉根 隆一郎 茨城県つくば市東1−1−1 独立行政法 人産業技術総合研究所 つくばセンター内 Fターム(参考) 4B024 AA11 CA09 HA12 4B063 QA18 QQ06 QQ42 QR55 QS34 QX02    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Keiko Kitamura             1-1-1 Higashi 1-1-1 Tsukuba City, Ibaraki Prefecture             National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Tsukuba Center (72) Inventor Tomonari Sunamura             3-8-11-4C, Abiko City, Chiba Prefecture (72) Inventor Ryuichiro Kurane             1-1-1 Higashi 1-1-1 Tsukuba City, Ibaraki Prefecture             National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Tsukuba Center F-term (reference) 4B024 AA11 CA09 HA12                 4B063 QA18 QQ06 QQ42 QR55 QS34                       QX02

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 自然環境や人工的な環境から得られた試
料中の特定機能微生物の核酸をNon-RI法(放射性同位体
を利用しない方法)により検出および定量し、その環境
中の特定機能微生物の優占度を解析する方法であって、
以下の工程: 1)自然環境や人工的な環境から採取した微生物含有試
料より、標的となる核酸を抽出・精製、保存する工程、 2)特定機能微生物の標的となる核酸塩基配列情報の中
から該特定機能微生物に特異的な核酸配列を選抜し、該
配列を有するオリゴヌクレオチドを合成し、Non-RI標識
でこれを標識して、該特定機能微生物に特異的なNon-RI
標識核酸プローブを作製する工程、 3)1)で抽出・精製した標的となる核酸をハイブリダ
イゼーション用の基盤上に固定化し、これを特定機能微
生物に特異的なNon-RI標識核酸プローブと接触させてハ
イブリダイゼーション処理を行った後、洗浄処理を行う
工程、 4)ハイブリダイズしたNon-RI標識核酸プローブに由来
するシグナルを視覚化して解析し、その定量値を求める
工程、 5)求めた定量値を用い、全生物ならびに生物界の各ド
メインにつき測定した定量値と比較して、特定機能微生
物の優占度を算出する工程、を含む前記の方法。
1. A nucleic acid of a specific functional microorganism in a sample obtained from a natural environment or an artificial environment is detected and quantified by the Non-RI method (method not using a radioactive isotope), and the specific function in the environment is detected. A method for analyzing the dominance of microorganisms,
The following steps: 1) A step of extracting, purifying, and storing a target nucleic acid from a microorganism-containing sample collected from a natural environment or an artificial environment, 2) From the target nucleic acid nucleotide sequence information of a specific functional microorganism A nucleic acid sequence specific to the specific functional microorganism is selected, an oligonucleotide having the sequence is synthesized, and the oligonucleotide is labeled with a Non-RI label to give a non-RI specific to the specific functional microorganism.
Step of producing labeled nucleic acid probe, 3) Immobilize the target nucleic acid extracted and purified in 1) on a hybridization substrate, and contact this with a Non-RI labeled nucleic acid probe specific to a specific functional microorganism. After performing a hybridization treatment with the above, a step of performing a washing treatment, 4) a step of visualizing and analyzing a signal derived from the hybridized Non-RI labeled nucleic acid probe and obtaining a quantitative value thereof, 5) a determined quantitative value And a method of calculating the predominance of a microorganism having a specific function by comparing with a quantitative value measured for all organisms and each domain of the organism kingdom.
【請求項2】 3)の洗浄処理を、特定機能微生物に特
異的なNon-RI標識核酸プローブを用いて作成されたプロ
ーブの遊離曲線から求めた至適洗浄温度で行うことを特
徴とする、請求項1に記載の方法。
2. The washing treatment of 3) is performed at an optimum washing temperature obtained from a release curve of a probe prepared using a Non-RI labeled nucleic acid probe specific to a specific functional microorganism. The method of claim 1.
【請求項3】 Non-RI標識核酸プローブが、蛍光標識又
は化学発光標識されたものであることを特徴とする、請
求項1又は2に記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the Non-RI labeled nucleic acid probe is fluorescently labeled or chemiluminescently labeled.
【請求項4】 特定機能微生物が特定の化学物質を分解
する微生物であることを特徴とする、請求項1〜3のい
ずれかに記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the specific functional microorganism is a microorganism that decomposes a specific chemical substance.
【請求項5】 特定の化学物質が有害化学物質であるこ
とを特徴とする、請求項4に記載の方法。
5. The method according to claim 4, wherein the specific chemical substance is a harmful chemical substance.
【請求項6】 特定の化学物質が石油および石油成分で
あることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
6. The method according to claim 4, characterized in that the specific chemicals are petroleum and petroleum components.
【請求項7】 特定機能微生物が特定の有用物質生産微
生物であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか
に記載の方法。
7. The method according to claim 1, wherein the specific functional microorganism is a specific useful substance-producing microorganism.
【請求項8】 特定機能微生物が病原微生物を含む特定
の有害微生物であることを特徴とする、請求項1〜3の
いずれかに記載の方法。
8. The method according to claim 1, wherein the specific functional microorganism is a specific harmful microorganism including a pathogenic microorganism.
【請求項9】 請求項1〜8のいずれかに記載の方法を
用いて、自然環境や人工的な環境中の特定機能微生物の
優占度を解析することにより、その環境の微生物群集機
能を解析・評価する方法。
9. The method according to any one of claims 1 to 8 is used to analyze the predominance of a specific functional microorganism in a natural environment or an artificial environment to determine the microbial community function of that environment. How to analyze and evaluate.
【請求項10】 請求項1〜8にいずれかに記載の方法
を用いて、汚染環境を解析・評価する方法。
10. A method for analyzing and evaluating a polluted environment using the method according to claim 1.
【請求項11】 請求項4又は5に記載の方法を用い
て、有害化学物質汚染環境を解析・評価する方法。
11. A method for analyzing / evaluating an environment contaminated with a harmful chemical substance by using the method according to claim 4.
【請求項12】 請求項6に記載の方法を用いて、油濁
環境を解析・評価する方法。
12. A method for analyzing and evaluating an oil spill environment using the method according to claim 6.
【請求項13】 配列番号5の塩基配列またはこれに相
当するリボキシヌクレオチド配列の一部を有し、Alcani
vorax系統群または属の石油分解菌由来の核酸と特異的
にハイブリダイズしうる、塩基長10-50bpのRNAまたはDN
Aプローブ。
13. Alcani having a part of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 or a corresponding riboxynucleotide sequence,
RNA or DN having a base length of 10-50 bp, which can specifically hybridize with a nucleic acid derived from a petroleum-degrading bacterium of the vorax family or genus
A probe.
【請求項14】 Alcanivorax系統群または属の石油分解
菌由来の核酸と特異的にハイブリダイズし、それを検出
もしくは定量しうる配列番号1に記載の塩基配列または
これに相当するリボキシヌクレオチド配列を有する、DN
AまたはRNAプローブ。
14. A nucleotide sequence according to SEQ ID NO: 1 or a corresponding riboxynucleotide sequence capable of specifically hybridizing with a nucleic acid derived from a petroleum-degrading bacterium of the Alcanivorax family or genus and detecting or quantifying it. Have, DN
A or RNA probe.
【請求項15】 Alcanivorax系統群または属の石油分
解菌がAlcanivorax borkumensis又はその近縁種であ
る、請求項13または14記載のDNAまたはRNAプロー
ブ。
15. The DNA or RNA probe according to claim 13 or 14, wherein the petroleum-degrading bacterium of the Alcanivorax family or genus is Alcanivorax borkumensis or a related species thereof.
【請求項16】 特定機能微生物に特異的なNon-RI標識
核酸プローブとして、Alcanivorax系統群または属の石
油分解菌由来の核酸と特異的にハイブリダイズしうる請
求項13記載のDNAもしくはRNAプローブ、または配列番
号1記載の塩基配列もしくはこれに相当するリボキシヌ
クレオチド配列を有するDNAもしくはRNAプローブ、およ
び/あるいは、Cycloclasticus属の石油分解菌由来の核
酸と特異的にハイブリダイズしうる、配列番号6の塩基
配列もしくはこれに相当するリボキシヌクレオチド配列
の一部を有する、塩基長10-50bpのRNAもしくはDNAプロ
ーブ、または配列番号2〜4に記載された塩基配列もし
くはこれに相当するリボヌクレオチド配列を有するDNA
もしくはRNAプローブから選択される核酸プローブを使
用し、請求項1記載の方法により、環境微生物群集中の
Alcanivorax系統群もしくは属および/またはCycloclast
icus属の石油分解菌の優占度を解析し、油濁環境を解析
・評価する方法。
16. The DNA or RNA probe according to claim 13, which can specifically hybridize with a nucleic acid derived from a petroleum-degrading bacterium of the Alcanivorax family or genus as a Non-RI labeled nucleic acid probe specific to a specific functional microorganism. Alternatively, a DNA or RNA probe having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a riboxynucleotide sequence corresponding thereto and / or a nucleic acid derived from a petroleum-degrading bacterium of the genus Cycloclasticus can be specifically hybridized, Having an RNA or DNA probe with a base length of 10-50 bp, which has a part of the base sequence or the corresponding riboxynucleotide sequence, or has the base sequence described in SEQ ID NOs: 2 to 4 or the corresponding ribonucleotide sequence DNA
Alternatively, a nucleic acid probe selected from RNA probes is used, and by the method according to claim 1,
Alcanivorax family or genus and / or Cycloclast
A method to analyze and evaluate the oil spill environment by analyzing the dominance of petroleum degrading bacteria of the genus icus.
【請求項17】 環境微生物群集中の脂肪族炭化水素分
解菌Alcanivorax borkumensisもしくはその近縁種、お
よび/または芳香族炭化水素分解菌Cycloclasticus puge
tiiもしくはその近縁種の優占度を解析することを特徴
とする、請求項16に記載の方法。
17. An aliphatic hydrocarbon degrading bacterium, Alcanivorax borkumensis or a closely related species thereof, and / or an aromatic hydrocarbon degrading bacterium, Cycloclasticus puge concentrated in environmental microbial groups.
The method according to claim 16, characterized by analyzing the dominance of tii or its related species.
【請求項18】 請求項13記載のDNAもしくはRNAプロ
ーブ、Cycloclasticus属の石油分解菌由来の核酸と特異
的にハイブリダイズしうる、配列番号6の塩基配列の一
部もしくはこれに相当するリボヌクレオチド配列を有す
る塩基長10-50bpのDNAもしくはRNAプローブ、および/
または、配列番号1〜4に記載された塩基配列もしくは
これに相当するリボヌクレオチド配列を有するDNAもし
くはRNAプローブから選択される1種以上の核酸プローブ
をNon-RI標識して得られたNon-RI標識プローブを含有す
ることを特徴とする、汚染環境および環境試料の分子遺
伝学的解析・評価用のキット。
18. The DNA or RNA probe according to claim 13, which is capable of specifically hybridizing with a nucleic acid derived from a petroleum-degrading bacterium of the genus Cycloclasticus, or a part of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 6 or a ribonucleotide sequence corresponding thereto. A DNA or RNA probe having a base length of 10-50 bp, and /
Alternatively, Non-RI obtained by labeling Non-RI with one or more nucleic acid probes selected from DNA or RNA probes having the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 4 or ribonucleotide sequences corresponding thereto A kit for molecular genetic analysis and evaluation of contaminated environments and environmental samples, which contains a labeled probe.
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