JP2005168508A

JP2005168508A - 光合成細菌およびラン色細菌

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Publication number: JP2005168508A
Application number: JP2004382859A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Maeda; 広人前田; Masayoshi Kitamichi; 昌佳北道
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】光合成細菌は有機物の分解よりもむしろ脱窒に主眼がおかれてきているため、主に酸性側で機能する光合成細菌が着目されてきた。しかし、糞尿処理にはアルカリ処理をほどこすことがあり、その際に酸性側でしか機能しない光合成細菌は使用できないという問題点があった。また、それ以外で有機物処理に用いられる細菌は光合成硫黄細菌であり、増殖には硫黄を大量に必要とする性質があった。本発明は、アルカリ側で機能する光合成非硫黄細菌を提供することを目的とする。
【解決手段】本願発明者は、自然界より多数の細菌をスクリーニングすることにより、アルカリ側で機能するラン色細菌を分離培養し、効率のよい有機物分解を行わせることに成功した。すなわち、本発明ではアルカリ側で機能するラン色細菌Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ１種の菌体を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐アルカリ性光合成細菌に関する。詳しくは、アルカリ側でも畜産糞尿を始めとする有機物を分解するラン色細菌Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ１種に関する。

ＪｏｏｎｇＫｙｕｎＫｉｍらは（ＡｑｕａｃｌｕｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ１９，１７９−１９３１９９９）、再循環型水産養殖システムに使用されている光合成反応汚泥から、光合成細菌およびラン色細菌を分離して、脱窒能力に優れている光合成細菌を同定している。この有効菌株はＲｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｐａｌｕｓｔｒｉｓと分類学的に同定している。また、生育要因は、嫌気条件フラスコ培養により特徴付けられており、最適なｐＨ・温度・照度は、それぞれｐＨ５．５・３１℃・５０００ｌｕｘであり、最大比増殖速度と脱窒によるガス生産速度は、それぞれ０．０９５／ｈと０．２ｍｌＮ２／ｈとなっている。さらに分離菌による窒素ガスへの異化的硝酸還元は対数増殖後期の後に始まり、培養末期において少量の亜硝酸塩が蓄積され、最大生存細胞数は細胞乾燥重量１．０７ｇ／ｌに対して１４×１０^８ｃｅｌｌｓｍｌ−１であり、バクテリオクロロフィルａの最大濃度は細胞乾燥重量にして０．１７ＯＤ７７５／ｇであるとなっている。以上のように本件では酸性側で機能する光合成細菌が用いられている。

また、特開２００１−２３２３８８号（以下、先行技術１という）に、廃液処理に光合成硫黄細菌をもちいた記載がある。
従来、光合成細菌を畜産糞尿を始めとする有機物分解に用いることが行われているが、これは主に脱窒を目的としており、酸性側で機能する光合成細菌が主流である。また、先行技術１で用いられる細菌は光合成硫黄細菌であり、増殖には硫黄を大量に必要とする性質がある。

特開２００１−２３２３８８号ＪｏｏｎｇＫｙｕｎＫｉｍら、（ＡｑｕａｃｌｕｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ１９，１７９−１９３１９９９）

このように光合成細菌は有機物の分解よりもむしろ脱窒に主眼がおかれてきているため、主に酸性側で機能する光合成細菌が着目されてきた。これらの光合成細菌は、酸性側で機能するものである。しかし糞尿処理などにはアルカリ処理をほどこすことがあり、その際に酸性側でしか機能しない光合成細菌は使用できないという問題点がある。また、それ以外で有機物処理に用いられる細菌は光合成硫黄細菌であり、増殖には硫黄を大量に必要とする性質がある。
本発明は、アルカリ側で機能する光合成非硫黄細菌を提供することを目的とする。

本願発明者は、自然界より多数の細菌をスクリーニングすることにより、アルカリ側で機能する光合成細菌およびラン色細菌を分離培養し、効率のよい有機物分解を行わせることに成功し本発明を完成した。すなわち、
本発明ではアルカリ側で機能する光合成細菌Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ２種およびラン色細菌Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ１種の菌体、ならびにこの培養法を提供する。

本発明のラン色細菌Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓは、ＰＨ８〜１０の条件下で最大速度を有する耐アルカリ性であるクロロフィルａ、およびβカロチンを有すラン色細菌ＳｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓＣ株（受託番号ＦＥＲＭＰ−１９４３０）である。
このＣ株は、配列番号３記載のＤＮＡ分子を有するラン色細菌Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓである。

本発明にいうラン色細菌Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓとは、Ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａであり、Ｂｅｒｇｅｙ’ｓＭａｎｕａｌｏｆＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ３巻、１７２８−１７４６に記載の種をいう。
本発明の耐アルカリ性ラン色細菌Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓは、アルカリ性でよく増殖し、クロロフィルａ、およびβカロチンを有する。
本発明にいう耐アルカリ性とは、主にｐＨ８〜１０で最大増殖速度を持つものである。本発明にいう有機物分解とは、主に家庭有機排水ならびに畜産糞尿をいう。

本発明にいう培地とは、基本培地１であり、以下の構成による培地をいう。
基本培地１：
ＫＨ２ＰＯ４０．３ｇ
Ｋ２ＨＰＯ４０．３ｇ
ＮＨ４Ｃｌ１．０ｇ
ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ０．２ｇ
ＮａＣｌ０．２ｇ
ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ０．０５ｇ
Ｙｅａｓｔｅｘｔｒａｃｔ０．０５ｇ
Ｎａ２Ｓ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏ０．０５ｇ
Ｄ．Ｌ．Ｍａｌｉｃａｃｉｄ０．１ｇ
ＳｏｄｉｕｍＡｃｅｔａｔｅ０．１ｇ
ＧｒｏｗｔｈｆａｃｔｏｒＳｏｌｕｔｉｏｎ１ｍｌ
ＴｒａｃｅＥｌｅｍｅｎｔＳｏｌｕｔｉｏｎ１ｍｌ
Ｄ．Ｗ．１０００ｍｌ
ｐＨ７．８

ここで、
ＴｒａｃｅＥｌｅｍｅｎｔＳｏｌｕｔｉｏｎの組成は、
ＥＤＴＡ−２Ｎａ２ｇ
ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ２ｇ
Ｈ３ＢＯ３０．１ｇ
ＺｎＣｌ２０．１ｇ
ＭｎＣｌ・４Ｈ２Ｏ０．１ｇ
Ｄ．Ｗ．１００ｍｌ
である。

ここで、
ＧｒｏｗｔｈｆａｃｔｏｒＳｏｌｕｔｉｏｎの組成は、
ＶｉｔａｍｉｎｅＢ２０．００１ｇ
ＰｙｒｉｄｏｘｉｎｅＨｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ（ＶｉｔａｍｉｎＢ６）０．００１ｇ
ｐ−ＡｍｉｎｏｂｅｎｚｏｉｃＡｃｉｄ０．００３ｇ
Ｄ−Ｂｉｏｔｉｎ（ＶｉｔａｍｉｎＨ）０．００５ｇ
Ｄ．Ｗ．１００ｍｌ
である。

寒天培地の場合：
１０００ｍｌの基本培地１に寒天１０ｇを加える。

光合成細菌は有機物の分解よりもむしろ脱窒に主眼がおかれてきているため、主に酸性側で機能する光合成細菌が着目されてきた。これらの光合成細菌は、酸性側で機能するものである。しかし糞尿処理にはアルカリ処理をほどこすことがあり、その際に酸性側でしか機能しない光合成細菌は使用できないという問題点があった。また、それ以外で有機物処理に用いられる細菌は光合成硫黄細菌であり、増殖には硫黄を大量に必要とする性質があった。

そこで発明者は、自然界より多数の細菌をスクリーニングすることにより、アルカリ側で機能する光合成細菌およびラン色細菌を分離培養し、効率のよい有機物分解を行わせることに成功した。すなわち、１種の菌体であるラン色細菌Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓおよびこの培養法を提供する。

鹿児島県内の３０個所の土壌から光合成細菌およびラン色細菌２０種を以下の方法で分離した。まず、集積培養では、１Ｌ容量のボトルに基本培地１（寒天無し）を満たし、現場土壌を加え１５〜３０℃、３５０〜２５００ｌｕｘの条件でインキュベータにて培養する。次にｐｅｒｃｏｌｌにて、光合成細菌およびラン色細菌の画分を遠心分離する。さらに遠心分離して得られた着色画分を基本培地１の寒天培地上にて前記と同条件で培養し、コロニーを作らせる。得られた光合成細菌およびラン色細菌のコロニーを白金耳で釣菌し、嫌気的条件下でさらに純粋なコロニーを作らせる。

３種（Ａ，Ｂ，Ｃ）の選定。
上記の方法で２０種のコロニーを純粋分離した。それぞれ有機物の分解活性を試験し最も分解活性の高いＣ株を選んだ。ここで、Ｃ株はそれぞれ、Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａ、Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａ、Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓとする。
原水処理後（菌体をろ過した場合）
菌種Ｃ株
ＳＳｐｐｍ８０，０００１００００
ＢＯＤｐｐｍ２４，０００２０００
ＣＯＤｐｐｍ１２，０００９００
有機窒素ｐｐｍ８００５１０
有機リンｐｐｍ６５５５
選定した菌体Ｃの落射蛍光顕微鏡写真を図１に示す。

Ｃ株の同定結果を表１に示す。

Ｃ株の菌体色素の同定
菌体の色素成分の分光スペクトルを図２に示した。図２はアセトン−メタノールで抽出した色素成分を高速液体クロ的グラフによって分析したスペクトルである。この分光スペクトルはアセトン−メタノールで抽出した色素成分を高速液体クロ的グラフによって分析したスペクトルである。分析条件は以下のとおりである。
ポンプ：日立高速液体クロマトグラフＬ−７１００，
デテクター：日立Ｌ−７４５５、カラム：Ｃ−１８、
カラム温度：４０℃、
グラディエント条件、Ａ：メタノール：１Ｍ酢酸アンモニウム＝８：２Ｂ：アセトニトリル：アセト＝６：４、０分でＡ９５％Ｂ５％、２８分後Ｂが１００％になるように設定した。

Ｃ株の培養におけるラン色細菌の最適ｐＨ
１方法
基本培地１のｐＨをそれぞれ５．５、６．０、７．０、８．５、９．０に調製した。これらの培地を１０ｍｌネジ口試験管に満たし、光合成細菌およびラン色細菌培養体を接種した。その後、インキュベータにて培養した。結果を表２に示す。
２結果

Ｃ株の培養における最大収量は表３の通りである

アルカリ側で機能する光合成細菌の分離と組み合わせを検討した結果、以下の表４のとおり、３種（Ａ，Ｂ，Ｃ）を混合して、糞尿を分解することが最も効率があがることを突き止めた。

本分離菌株Ｃ株のＤＮＡ配列を定法にしたがって解析した。その結果を配列表に示す。

本発明の光合成細菌を用いることにより、畜産糞尿、食品廃棄物を処理することができる。

菌体Ａ、Ｂ、Ｃの落射蛍光顕微鏡写真である。Ａ、Ｂ、においてはＤＡＰＩ染色したものをＵＶ励起で観察し、Ｃについては自家蛍光をＧ励起で観察した。菌体Ａ、Ｂ、Ｃの色素成分の分光スペクトルである。

Claims

ＰＨ８〜１０の条件下で最大速度を有する耐アルカリ性であるラン色細菌Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ。
耐アルカリ性でクロロフィルａ、およびβカロチンを有すラン色細菌ＳｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓＣ株（受託番号ＦＥＲＭＰ−１９４３０）。
配列番号３記載の１６ｓｒＤＮＡ分子を有するラン色細菌ＳｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓＣ株。