JPH0870851A - Rare earth element-accumulating microorganism - Google Patents

Rare earth element-accumulating microorganism

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JPH0870851A
JPH0870851A JP21101494A JP21101494A JPH0870851A JP H0870851 A JPH0870851 A JP H0870851A JP 21101494 A JP21101494 A JP 21101494A JP 21101494 A JP21101494 A JP 21101494A JP H0870851 A JPH0870851 A JP H0870851A
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啓一 河合
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博宣 村瀬
Toru Suzuki
徹 鈴木
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浩章 堀津
Kazuhiro Takamizawa
一裕 高見澤
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Abstract

PURPOSE: To allow a cell body to accumulate rare earth elements, especially yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium and neodymium in it by culturing a microorganism capable of accumulating rare earth elements and belonging to the genus Variovorax. CONSTITUTION: A microorganism belonging to the genus Variovorax e.g. Variovorax paradoxus R-1 (FERM P-14492), which is capable of accumulating rare earth elements, is cultured under aerobic conditions. A culture temperature and a medium pH are preferably 20-70 deg.C and 5-9, respectively.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、新規な希土類元素集積
微生物に関するものである。詳しく述べると、本発明
は、効率よく希土類元素を集積する能力を有する希土類
元素集積微生物に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel rare earth element-accumulating microorganism. More specifically, the present invention relates to a rare earth element-accumulating microorganism having an ability to efficiently accumulate rare earth elements.

【0002】[0002]

【従来の技術】希土類元素は、周期表中では自然界に存
在する最大の元素グループであり、原子番号57番のラ
ンタン(La)から71番のルテチウム(Lu)までの
15元素(ランタノイド)にスカンジウム(Sc)とイ
ットリウム(Y)を加えた17個の元素群の総称であ
り、モナザイト(monazite)、バストネサイト(bastnaesi
te) 、ゼノタイム(zenotime)、ユウクセナイト(euxenit
e)及びガドリナイト(gadolinite)等の鉱物中に含まれて
いる。これらのうち、主に軽希土(ランタンからユウロ
ピウム)の資源としてモナザイト及びバストネサイト
を、また、重希土(ガドリウムからルテリウム)の資源
としてゼノタイムを工業的規模で分解精練することによ
って、それぞれの希土類元素が資源として得られる。
2. Description of the Related Art Rare earth elements are the largest group of elements existing in nature in the periodic table, and include 15 elements (lanthanoids) from lanthanum (La) with atomic number 57 to lutetium (Lu) with atomic number 71 to scandium. (Sc) and yttrium (Y) are added to the 17 element groups, and are monazite and bastnaesi.
te), Zenotime, euxenit
It is contained in minerals such as e) and gadolinite. Of these, monazite and bastnasite are mainly used as resources for light rare earth (lanthanum to europium), and xenotime as resources for heavy rare earth (gadolinium to ruthenium). The rare earth element of is obtained as a resource.

【0003】また、希土類元素は、イオンの不完全充填
状態の4f電子の挙動に基づく磁気的性質及び色などの
光学的性質、さらには希土類独特の化学的性質により様
々な広範囲な分野において使用されている。具体的に
は、4f電子の性質を利用したものとしては、カラーテ
レビ受像機のブラウン管の赤色蛍光体(ユウロピウム)
やクォーツの腕時計やウォークマン等の小型電子機器に
おける磁石(サマリウムやネオジム)が、また、化学的
性質を利用したものとしては、ガソリンの製造に使用さ
れる触媒(ランタンやセリウム)、酸化物高温超伝導
体、水素吸蔵合金、セラミックスおよび原子炉の制御材
等がそれぞれ挙げられる。
Rare earth elements are used in a wide variety of fields due to their magnetic properties and optical properties such as color based on the behavior of 4f electrons in an incompletely packed state of ions, and their unique chemical properties. ing. Specifically, the one utilizing the property of 4f electrons is a red fluorescent substance (europium) of a cathode ray tube of a color television receiver.
Magnets (samarium and neodymium) in small electronic equipment such as quartz and quartz wristwatches and walkmans, and also those that use chemical properties, include catalysts (lanthanum and cerium) used in the production of gasoline, and high temperature oxides. Examples include conductors, hydrogen storage alloys, ceramics, and reactor control materials.

【0004】従来、希土類元素を捕集することができる
微生物としては、特開昭59−118,825号に記載
されている微生物がある。しかしながら、特開昭59−
118,825号は、活性汚泥を用いてイットリウムを
選択的に捕集する方法を開示しているのみであり、具体
的に微生物を特定するまでには至っていない。
Conventionally, as a microorganism capable of collecting a rare earth element, there is a microorganism described in JP-A-59-118,825. However, JP-A-59-
No. 118,825 only discloses a method for selectively collecting yttrium using activated sludge, and has not yet specifically identified microorganisms.

【0005】このため、希土類元素を効率的に集積する
特定された微生物については今日まで報告された例はな
かった。
For this reason, there have been no reports to date of the specified microorganisms that efficiently accumulate rare earth elements.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、希土類元素を効率的に集積することのできる微生物
を提供することを目的とするものである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a microorganism capable of efficiently accumulating rare earth elements.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記諸目的は、希土類元
素を集積しうるバリオボラックス属(Variovorax)に属
する希土類元素集積微生物によって達成される。
The above objects are achieved by a rare earth element-accumulating microorganism belonging to the genus Variovorax capable of accumulating rare earth elements.

【0008】本発明は、希土類元素のうち特にイットリ
ウム、ランタン、セリウム、プラセオジムおよびネオジ
ムを効率よく集積する希土類元素集積微生物を示すもの
である。本発明はさらに、受託番号がFERM P−1
4492号である希土類元素集積微生物を示すものであ
る。
The present invention shows a rare earth element-accumulating microorganism which efficiently accumulates yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium and neodymium among rare earth elements. The present invention further has a deposit number of FERM P-1.
4492 shows a rare earth element-accumulating microorganism.

【0009】[0009]

【作用】本発明による微生物は、バリオボラックス属
(Variovorax)に属し、希土類元素を効率的に集積する
ことができることを特徴とする微生物であり、この微生
物の具体例としては、バリオボラックス パラドクス
(Variovorax paradoxus)R−1株が挙げられ、この菌
株は、以下のスクリーニング方法によって得られたもの
である。なお、以下のスクリーニング方法では自然界で
最も多く存在するイットリウム(Y)を希土類元素とし
て使用して、スクリーニングを行った。
The microorganism of the present invention is a microorganism belonging to the genus Variovorax and capable of efficiently accumulating rare earth elements. Specific examples of this microorganism include the Variovorax paradox. (Variovorax paradoxus) R-1 strain is mentioned, and this strain is obtained by the following screening method. In the following screening method, yttrium (Y), which is most abundant in nature, was used as a rare earth element for screening.

【0010】低栄養状態でも増殖できる微生物に希土類
を集積する能力を備えた目的とする菌株が存在する可能
性が高いとの推測から、スクリーニングは2回に分け
て、つまり、一次スクリーニングとして低栄養性細菌の
探索を行った後、二次スクリーニングとして培養液中の
イットリウム濃度を減少させる菌株の選抜を行った。本
発明によるスクリーニング方法を以下に具体的に記載す
る。
From the speculation that there is a high possibility that the target strain having the ability to accumulate rare earths in microorganisms that can grow even under malnutrition is likely to exist, the screening should be divided into two stages, that is, the primary screening should be carried out under malnutrition. After conducting a search for sexual bacteria, a strain that reduces the yttrium concentration in the culture was selected as a secondary screen. The screening method according to the present invention will be specifically described below.

【0011】谷汲神社(岐阜県谷汲村)の土壌から採取
した試料をそのままあるいは滅菌水で10〜103 倍に
希釈したものを100μlずつコンラージ棒で、以下の
方法で作製された一次スクリーニング用寒天培地(p
H:7.2〜7.4)に塗抹し、この寒天培地を30℃
で7〜10日間培養した。次に、寒天培地上に形成され
たコロニーを釣菌し、滅菌水10mlに懸濁してさらに
これを102 〜104 倍に希釈した後、同様の寒天培地
に100μlずつ塗抹し、さらにこの操作を数回繰り返
して菌株を純化した。このような一次スクリーニングに
よって、栄養分の稀薄な状態においても増殖可能な細菌
が得られた。 一次スクリーニング用寒天培地の作製方法 : 栄養分
1/100の肉汁培地(ポリペプトン 0.01%、肉
エキス 0.01%、NaCl 0.005%、pH
7.2〜7.4)(以下、1/100希釈肉汁培地と称
する)を調製し、これに寒天1.5%(wt/v)を添
加して高圧滅菌したものをシャーレに約25mlずつ分
注して平板培地とした。
Samples collected from the soil of Tanigumi Shrine (Tanigumi village, Gifu Prefecture) or diluted 10 to 10 3 times with sterilized water, 100 μl each, using a conradi rod, were prepared by the following method for primary screening agar. Medium (p
H: 7.2-7.4) and this agar medium at 30 ° C.
The cells were cultured for 7 to 10 days. Next, the colonies formed on the agar medium were picked up, suspended in 10 ml of sterilized water and further diluted 10 2 to 10 4 times, and then 100 μl each was spread on the same agar medium, and this operation was further performed. The above procedure was repeated several times to purify the strain. By such a primary screening, a bacterium capable of growing even in a state of having a low nutrient was obtained. Method of preparing agar medium for primary screening: 1/100 nutrient nutrient broth medium (polypeptone 0.01%, meat extract 0.01%, NaCl 0.005%, pH
7.2-7.4) (hereinafter, referred to as 1/100 diluted broth medium), 1.5% (wt / v) of agar was added thereto and sterilized under high pressure, and about 25 ml of each was added to a petri dish. Dispensed into a plate medium.

【0012】次に、以下の方法で作製された、無菌処理
済みの二次スクリーニング用液体培地(5ml)中に、
上記一次スクリーニングで純化した各単離菌を白金耳で
一白金耳ずつ接種し、30℃で7日間振盪培養した。さ
らに、以下の方法にしたがって培養上清中に残存するイ
ットリウム(Y)濃度を測定し、培養上清中のY濃度が
初濃度(5ppm)の50%未満となった菌を候補菌と
して選別した。この際、選別された菌株は再度二次スク
リーニング用培地(以下、Y含有培地と称する)に接種
して同様の操作を繰り返し、Y濃度減少に関する再現性
を確認した。このようにして希土類元素を効率的に集積
する菌株をスクリーニングした。 二次スクリーニング用培地の作製方法 : 肉汁(ポリ
ペプトン 1%、肉エキス 1%、NaCl 0.5
%、pH7.2)を脱塩水で1/100倍に希釈し、こ
の希釈培地に5%(v/v)の硝酸水溶液(1モル/リ
ットル)を中和するのに相当する量[0.1%(v/
v)]の5N 水酸化ナトリウム溶液を予め加え、この
溶液を攪拌しながらpHが約7.2になるように硝酸イ
ットリウム溶液を徐々に滴下し、これを脱塩水で1リッ
トルとし、0.2μmの滅菌済フィルターで濾過滅菌
し、これを二次スクリーニング用培地(Y濃度:5pp
m)とした。なお、この二次スクリーニング用培地は表
1の組成を有する。
Next, in a liquid medium (5 ml) for secondary screening, which had been subjected to aseptic treatment and was prepared by the following method,
Each of the isolated strains purified by the above-mentioned primary screening was inoculated with a platinum loop, one platinum loop, and cultured at 30 ° C. for 7 days with shaking. Furthermore, the concentration of yttrium (Y) remaining in the culture supernatant was measured according to the following method, and a bacterium in which the Y concentration in the culture supernatant was less than 50% of the initial concentration (5 ppm) was selected as a candidate bacterium. . At this time, the selected strain was inoculated again into a secondary screening medium (hereinafter referred to as Y-containing medium) and the same operation was repeated to confirm reproducibility regarding Y concentration decrease. In this way, strains that efficiently accumulate rare earth elements were screened. Preparation method of secondary screening medium: broth (polypeptone 1%, meat extract 1%, NaCl 0.5
%, PH 7.2) was diluted 1/100 times with demineralized water, and an amount corresponding to neutralizing a 5% (v / v) nitric acid aqueous solution (1 mol / liter) in this diluted medium [0. 1% (v /
v)] 5N sodium hydroxide solution was added in advance, and a yttrium nitrate solution was gradually added dropwise to the solution while stirring to adjust the pH to about 7.2. Filter sterilized with a sterilized filter, and use this as a secondary screening medium (Y concentration: 5 pp
m). The medium for secondary screening has the composition shown in Table 1.

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】また、培養上清中に残存するイットリウム
(Y)濃度の測定方法を以下に記載する。スクリーニン
グする菌株を接種、培養した後のY含有培地1.5ml
をエッペンドルフ遠心管に入れ、遠心分離(12,00
0rpm、4℃、10分間)することによって得られた
培養上清1mlに、0.5ml 0.1%アルセナゾII
I(Arsenazo III)溶液、0.5ml 塩酸・塩化カリウ
ム緩衝溶液(30ml 0.2M KCl、20ml
0.2M HCl及び50ml 脱塩水を混合して10
0mlに定容し、pHが約1.5となった溶液)および
1ml 脱塩水を加え、この混合溶液の655nmの吸
光度を測定することによって、標準直線に基づいてイッ
トリウム(Y)の濃度を求めた。なお、この際、イット
リウムの標準直線は、原子吸光用の硝酸イットリウム溶
液[1モル/リットルの硝酸溶液におけるY(NO3
3 濃度=1.0mgY/ml](和光純薬製)を使用す
る以外同様の操作を用いることによって作成した。
The method for measuring the concentration of yttrium (Y) remaining in the culture supernatant will be described below. 1.5 ml of Y-containing medium after inoculating and culturing the strain to be screened
Place in an Eppendorf centrifuge tube and centrifuge (12,000
0.5 ml of 0.1% Arsenazo II was added to 1 ml of the culture supernatant obtained by applying 0 rpm, 4 ° C., 10 minutes).
I (Arsenazo III) solution, 0.5 ml hydrochloric acid / potassium chloride buffer solution (30 ml 0.2 M KCl, 20 ml
Mix 0.2 M HCl and 50 ml demineralized water to 10
The concentration of yttrium (Y) was calculated based on the standard straight line by adding 1 ml of demineralized water and a solution having a pH of about 1.5) and measuring the absorbance at 655 nm. It was At this time, the standard line of yttrium is the yttrium nitrate solution for atomic absorption [Y (NO 3 ) in a nitric acid solution of 1 mol / liter]
3 concentration = 1.0 mgY / ml] (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used.

【0015】上記スクリーニングによって得られた菌株
の菌学的性質を以下に示す。
The mycological properties of the strain obtained by the above screening are shown below.

【0016】(a)形態 1) 細胞の形および大きさ: かん菌で(0.6〜
0.9)μm×(3.0〜4.0)μm 2) 細胞の多形性の有無: 無し 3) 運動性の有無: 無し 4) 胞子の有無: 無し (b)培養的性質 1) 肉汁寒天平板培養(30℃、24時間): コロ
ニーは円形で表面は滑らかで光沢のある黄色を呈する。
コロニーの大きさは、30℃で2日間培養した際、直径
約2mmである。 2) 肉汁寒天培地(37℃): − 肉汁寒天培地(45℃): − (c)生理学的性質(30℃、72時間) 1) グラム染色: − 2) カタラーゼ: + 3) オキシダーゼ: + 4) O−Fテスト: +(若干酸化発酵) 5) 硝酸塩の還元: + 6) インドールの生成: − 7) グルコースからの酸の生成: − 8) アルギニンデヒドロラーゼ: − 9) ウレアーゼ: − 10) エスクリン加水分解: − 11) ゼラチン加水分解: − 12) β−ガラクトシダーゼ: − 13) グルコース同化: − 14) アラビノース同化: − 15) マンノース同化: − 16) マンニトール同化: − 17) N−アセチルグリコサミン同化: − 18) マルトース同化: − 19) グルコネート同化: + 20) カプレート同化: + 21) アジペート同化: + 22) マレート同化: + 23) シトレート同化: − 24) フェニルアセテート同化: − 25) チトクロムオキシターゼ: + (d)生理的性質の補足(30℃、7日) 1) Tween80加水分解: + 2) グルコースOFからの酸の生成: +(僅かに) 3) フルクトースOFからの酸の生成: + 4) キシロースOFからの酸の生成: − 5) 3.5%NaCl中での生育: − 6) NO2 −N2 : − 7) アセトアミドのアルカリ化: + 8) アラントインのアルカリ化: + 9) 酒石酸のアルカリ化: + 10) ウレアーゼ: +(僅かに) 11) ゼラチン分解: − 12) デオキシリボヌクレアーゼ: − 13) リシンデカルボキシラーゼ: − 14) シトレートの利用: + 15) グルコースの利用: +(僅かに) 本菌は、バージーズ マニュアル オブ システマティ
ック バクテリオロジー(Bergey´s Manual of System
atic Bacteriology 8th )による分類が不可能であった
ため、本菌の同定をザ インターナショナル コレクシ
ョン オブ インダストリアル アンド マリーン バ
クテリア リミテッド(NCIMB)(The Ntional Col
lection of Industrial and Marine Bacteria Limited)
に依頼(参照番号:ID 2591/NCID 341
5、日付:1994年7月18日の報告書類における菌
株F)したところ、バリオボラックス パラドクス(Va
riovorax paradoxus)に近似していることが分かった
(参考文献:インターナショナル ジャーナル オブ
システマティック バクテリオロジー(International
Journal of systematic Bacteriology)1991年41
(3)、445〜450頁、インターナショナル ジャ
ーナル オブ システマティック バイオテクノロジー
(International Journal of systematic Bacteriolog
y)1991年41(3)、427〜444頁、ジャー
ナル オブ クリニカル マイクロバイオロジー(Jour
nal of Clinical MicroBaiology )1986年23巻、
920〜923頁)。
(A) Morphology 1) Cell shape and size: In bacilli (0.6-
0.9) μm × (3.0 to 4.0) μm 2) Presence or absence of polymorphism in cells: None 3) Presence or absence of motility: None 4) Presence or absence of spores: None (b) Culture properties 1) Meat broth agar plating (30 ° C., 24 hours): Colonies are round and have a smooth surface with a glossy yellow color.
The size of the colony is about 2 mm in diameter when cultured at 30 ° C. for 2 days. 2) Meat juice agar medium (37 ° C):-Meat juice agar medium (45 ° C) :-( c) Physiological properties (30 ° C, 72 hours) 1) Gram stain: -2) Catalase: +3) Oxidase: +4 ) OF test: + (slightly oxidative fermentation) 5) Reduction of nitrate: + 6) Production of indole: -7) Production of acid from glucose: -8) Arginine dehydrolase: -9) Urease: -10) Esculin hydrolysis: -11) Gelatin hydrolysis: -12) β-galactosidase: -13) Glucose assimilation: -14) Arabinose assimilation: -15) Mannose assimilation: -16) Mannitol assimilation: -17) N-acetylglycosamine. Assimilation: -18) Maltose assimilation: -19) Gluconate assimilation: +20) Caprate assimilation: +21) Adipate Assimilation: +22) Malate assimilation: +23) Citrate assimilation: -24) Phenylacetate assimilation: -25) Cytochrome oxidase: + (d) Supplement of physiological properties (30 ° C, 7 days) 1) Tween80 hydrolysis: + 2) Acid production from glucose OF: + (slightly) 3) Acid production from fructose OF: + 4) Acid production from xylose OF: -5) Growth in 3.5% NaCl:- 6) NO 2 -N 2 : -7) Alkalization of acetamide: +8) Alkalization of allantoin: +9) Alkalation of tartaric acid: +10) Urease: + (slightly) 11) Gelatin decomposition: -12) Deoxyribonuclease: -13) Lysine decarboxylase: -14) Use of citrate: +15) Use of glucose: + (minor Crab) is a Bergey's Manual of System
Since it could not be classified by atic Bacteriology 8th), the identification of this bacterium was performed by the International Collection of Industrial and Marine Bacteria Limited (NCIMB) (The National Col
lection of Industrial and Marine Bacteria Limited)
Request (reference number: ID 2591 / NCID 341)
5, date: Strain F in the report document of July 18, 1994), Variovorax paradox (Va
riovorax paradoxus) (reference: International Journal of
Systematic Bacteriology (International
Journal of systematic Bacteriology) 1991 41
(3), pp. 445-450, International Journal of systematic Bacteriolog
y) 1991 41 (3), pp. 427-444, Journal of Clinical Microbiology (Jour
nal of Clinical MicroBaiology), Vol. 23, 1986,
920-923).

【0017】従来まで、バリオボラックス パラドクス
(Variovorax paradoxus)が希土類元素を集積するとい
う報告はなく、本菌は明らかに公知の菌種と区別される
ため、本発明の微生物を新規な微生物であると判断し、
本菌株をバリオボラックスパラドクス R−1(Variov
orax paradoxus R-1)(以下、単にR−1株と称する)
と命名した。また、このR−1株は、平成6年8月26
日付で工業技術院生命工学工業技術研究所に寄託され、
その受託番号はFERM P−14492号である。
Until now, there has been no report that Variovorax paradoxus accumulates rare earth elements, and since this bacterium is clearly distinguished from known bacterial species, the bacterium of the present invention is a novel microorganism. And judge
This strain is called Variovorax Paradox R-1 (Variov
orax paradoxus R-1) (hereinafter simply referred to as R-1 strain)
I named it. In addition, this R-1 strain was purchased on August 26, 1994.
Deposited at Institute of Biotechnology, Institute of Biotechnology, AIST, on the date,
The accession number is FERM P-14492.

【0018】本発明の菌株の培養に使用する培地は、固
体または液体培地のいずれでもよく、また、本細菌が資
化しうる炭素源、適量の窒素源、無機塩及びその他の栄
養素を含有する培地であれば、合成培地または天然培地
のいずれでもよい。
The medium used for culturing the strain of the present invention may be either a solid or liquid medium, and a medium containing a carbon source that can be assimilated by the bacterium, an appropriate amount of nitrogen source, an inorganic salt and other nutrients. So long as it is a synthetic medium or a natural medium.

【0019】本発明の菌株の培養において使用できる炭
素源としては、本菌株が資化できる炭素源であれば特に
制限されない。具体的には、微生物の資化性を考慮し
て、グルコース、フラクトース、マルトース、ガラクト
ース、デンプン、デンプン加水分解物、糖蜜、廃糖蜜な
どの糖類、肉エキス、ペプトン、麦、米などの天然物、
グルセロール、メタノール、エタノール等のアルコール
類、酢酸、グルコン酸、ピルピン酸、クエン酸等の脂肪
酸類、グリシン、グルタミン酸、アスパラギン酸等のア
ミノ酸などを1種または2種以上選択して使用すること
ができる。
The carbon source that can be used in culturing the strain of the present invention is not particularly limited as long as it is a carbon source that can be assimilated by the strain. Specifically, considering the assimilation of microorganisms, glucose, fructose, maltose, galactose, starch, starch hydrolysates, sugars such as molasses and molasses, natural products such as meat extract, peptone, wheat and rice. ,
One or more kinds of alcohols such as glycerol, methanol and ethanol, fatty acids such as acetic acid, gluconic acid, pyrupic acid and citric acid, amino acids such as glycine, glutamic acid and aspartic acid can be selected and used. .

【0020】本発明の菌株の培養において使用できる窒
素源としては、肉エキス、ペプトン、ポリペプトン、酵
母エキス、大豆加水分解物、大豆粉末、ミルクカゼイ
ン、カザミノ酸、各種アミノ酸、コーンスティープリカ
ー、その他の動物、植物、微生物の加水分解物等の有機
窒素化合物、アンモニア、硝酸アンモニウム、硫酸アン
モニウム、塩化アンモニウムなどのアンモニウム塩、硝
酸ナトリウムなどの硝酸塩、尿素等の無機窒素化合物よ
り使用する微生物の資化性を考慮して、1種または2種
以上選択して使用する。
Nitrogen sources that can be used in the culture of the strain of the present invention include meat extract, peptone, polypeptone, yeast extract, soybean hydrolyzate, soybean powder, milk casein, casamino acids, various amino acids, corn steep liquor, and others. Consider the assimilability of microorganisms to be used from organic nitrogen compounds such as hydrolysates of animals, plants and microorganisms, ammonium salts such as ammonia, ammonium nitrate, ammonium sulfate and ammonium chloride, nitrates such as sodium nitrate and inorganic nitrogen compounds such as urea. Then, one kind or two or more kinds are selected and used.

【0021】本発明において使用できる無機塩として
は、マグネシウム、マンガン、カルシウム、ナトリウ
ム、カリウム、銅、鉄及び亜鉛などのリン酸塩、塩酸
塩、硫酸塩及び酢酸塩等から選ばれた1種または2種以
上を使用することができる。また、培地中に、必要に応
じて、植物油、界面活性剤等を添加してもよい。
The inorganic salt that can be used in the present invention is one selected from phosphates such as magnesium, manganese, calcium, sodium, potassium, copper, iron and zinc, hydrochlorides, sulfates and acetates, or the like. Two or more can be used. Moreover, you may add vegetable oil, surfactant, etc. to a culture medium as needed.

【0022】本発明の微生物に効率よく希土類元素を集
積させるために、培地中に希土類元素、より好ましくは
イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジムおよ
びネオジムを、1〜20ppm、より好ましくは2〜1
0ppmの濃度で、添加することが好ましい。この際、
添加する希土類元素は2種以上の混合物またはミッシュ
メタル等の合金であってもよい。
In order to efficiently accumulate rare earth elements in the microorganism of the present invention, rare earth elements, more preferably yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium and neodymium, are contained in the medium at 1 to 20 ppm, more preferably 2-1.
It is preferable to add it at a concentration of 0 ppm. On this occasion,
The rare earth element to be added may be a mixture of two or more kinds or an alloy such as misch metal.

【0023】本発明において、培養は、本発明の細菌は
好気性であるため、好気的条件下で行われ、その際の培
養条件は、培地の組成や培養法によって適宜選択され、
本菌株が増殖できる条件であれば特に制限されない。通
常は、培養温度が、20〜70℃、好ましくは25〜4
0℃であり、また、培養に適当な培地のpHは、5〜
9、好ましくは6〜8である。
In the present invention, the culturing is carried out under aerobic conditions because the bacterium of the present invention is aerobic, and the culturing conditions at that time are appropriately selected depending on the composition of the medium and the culturing method.
There is no particular limitation as long as the strain can grow. Usually, the culture temperature is 20 to 70 ° C., preferably 25 to 4
It is 0 ° C., and the pH of the medium suitable for culture is 5 to
9, preferably 6-8.

【0024】また、本発明において、希土類元素の微生
物からの分離、精製方法としては、上記培養条件下で培
養を行った後、菌体を瀘過あるいは遠心分離等によって
集め、例えば、凍結融解処理、超音波処理、加圧処理、
浸透圧差処理、磨砕処理等の物理的手段またはリゾチー
ム等の細胞壁溶解酵素処理若しくは界面活性剤との接触
処理等の化学的処理を単独または組み合わせて行うこと
により菌体を破砕し、破砕した菌体から目的とする希土
類元素を、分別結晶法、分別沈殿法、イオン交換クロマ
トグラフィー法および溶媒抽出法等の既知の方法を単独
若しくは組み合わせて用いて精製する方法が挙げられ
る。破砕した菌体からの希土類元素の精製法としては、
手間、時間および費用の点から、溶媒抽出法、特に溶媒
抽出操作を連続して行う向流多段抽出法が好ましく用い
られる。
In the present invention, as a method for separating and purifying rare earth elements from microorganisms, after culturing under the above-mentioned culturing conditions, the cells are collected by filtration or centrifugation, for example, freeze-thaw treatment. , Ultrasonic treatment, pressure treatment,
Osmotic pressure difference treatment, physical means such as grinding treatment, or cell wall lysing enzyme treatment such as lysozyme or chemical treatment such as contact treatment with a surfactant is performed alone or in combination to crush the cells, and the crushed cells Examples thereof include a method of purifying a target rare earth element from the body by using known methods such as a fractional crystallization method, a fractional precipitation method, an ion exchange chromatography method and a solvent extraction method, alone or in combination. As a method for purifying rare earth elements from crushed cells,
From the viewpoint of labor, time, and cost, the solvent extraction method, particularly the countercurrent multistage extraction method in which the solvent extraction operation is continuously performed, is preferably used.

【0025】本発明の微生物は、希土類元素を効率よく
集積する特性を有するが、従来、バリオボラックス属
(Variovorax)に属し、上記特性を有する微生物に関す
る報告はなかった。
The microorganism of the present invention has a characteristic of efficiently accumulating rare earth elements, but conventionally, it belongs to the genus Variovorax, and there has been no report regarding the microorganism having the above characteristic.

【0026】[0026]

【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに具体的
に説明する。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

【0027】実施例1 0.2μmのポリサルホン製滅菌済フィルターで濾過滅
菌したY含有培地(Y濃度:5ppm)5mlに斜面培
地よりR−1株を一白金耳接種して、30℃で24時間
振盪培養することによって前培養を行った。このように
して得られた培養液5mlを、同様にして瀘過滅菌した
Y含有培地100mlの入った500mlの枝付き坂口
フラスコに入れ、30℃で15日間本培養を行った。こ
の培養期間中、24あるいは48時間おきに培養液を5
mlずつ採取し、採取した培養液について、作用におい
て記載した測定方法にしたがってY濃度を測定すると同
時に、660nmの波長での濁度(OD660 )および培
養液のpHを測定した。なお、濁度については、フラス
コの側面にある試験管状部分に培養液を流し込み、ここ
に測定器を差し込んで計測を行った。
Example 1 5 ml of Y-containing medium (Y concentration: 5 ppm) sterilized by filtration through a 0.2 μm polysulfone sterilized filter was inoculated with 1 platinum loop of the R-1 strain from the slant medium, and the mixture was incubated at 30 ° C. for 24 hours. Pre-culture was performed by shaking culture. 5 ml of the thus obtained culture broth was placed in a 500 ml side branch Sakaguchi flask containing 100 ml of Y-containing medium that had been sterilized in the same manner, and main culture was carried out at 30 ° C. for 15 days. During this culturing period, the culture solution is added to the medium every 24 or 48 hours.
The collected culture broth was measured for Y concentration according to the measuring method described in the action, and at the same time, the turbidity at a wavelength of 660 nm (OD 660 ) and the pH of the culture broth were measured. Note that the turbidity was measured by pouring the culture solution into the test tubular portion on the side surface of the flask and inserting a measuring instrument there.

【0028】このようして得られた培養時間に対するR
−1株の培養液のY濃度の変化および濁度及びpHの変
化を図1に示す。図1に示されるように、R−1株の培
養によるY濃度は、培養開始後、短時間(6日間)で濃
度が0付近に到達し、その後はほぼ一定を保つことか
ら、Y濃度の変化が指数曲線に近い形を描いていること
が分かる。また、細菌は指数関数状に増殖し、R−1株
によるY濃度の減少曲線が上記増殖曲線と対称的である
ことから、Y濃度の減少はR−1株の生物学的活動によ
るものであると考えられる。
R for the culture time thus obtained
The change in Y concentration, the change in turbidity and the change in pH of the culture solution of strain -1 are shown in FIG. As shown in FIG. 1, the Y concentration of the R-1 strain cultivated reached a value near 0 within a short period of time (6 days) after the start of culturing, and thereafter remained almost constant. It can be seen that the change draws a shape close to an exponential curve. In addition, bacteria grow exponentially and the decrease curve of Y concentration by the R-1 strain is symmetrical with the above growth curve. Therefore, the decrease of Y concentration is due to the biological activity of the R-1 strain. It is believed that there is.

【0029】実施例2 0.2μmのポリサルホン製滅菌済フィルターで濾過滅
菌したY含有培地(Y濃度:5ppm)5mlにR−1
株を斜面培地より一白金耳接種し、30℃で7日間振盪
培養する。7日間培養した後のY含有培養液1.5ml
をエッペンドルフ遠心管に入れ、遠心分離(12,00
0rpm、4℃、10分間)することによって培養上清
液を得た。続いて、上記遠心分離によって得られた沈殿
(菌体)に150mMのNaClを1mlを加えて懸濁
させ、これを再度遠心分離にかけ、上清液を得た。この
操作を計3回繰り返し、上清液を合わせて洗浄液とし
た。
Example 2 R-1 was added to 5 ml of Y-containing medium (Y concentration: 5 ppm) sterilized by filtration through a 0.2 μm polysulfone sterilized filter.
The strain is inoculated with 1 loop of loops from the slant medium and cultured at 30 ° C. for 7 days with shaking. 1.5 ml of Y-containing culture solution after culturing for 7 days
Place in an Eppendorf centrifuge tube and centrifuge (12,000
At 0 rpm, 4 ° C. for 10 minutes), a culture supernatant was obtained. Subsequently, 1 ml of 150 mM NaCl was added to the precipitate (bacteria) obtained by the above centrifugation to suspend it, and this was centrifuged again to obtain a supernatant. This operation was repeated 3 times in total, and the supernatants were combined to form a washing solution.

【0030】このようにして洗浄された沈殿(菌体)に
150mMのNaClを1mlを加えて懸濁させた。こ
の懸濁液を超音波破砕機(ブランソン製(BRANSO
N)、デューティ(Duty):30、出力:3、30
秒×5回)を用いて破砕処理を行なうことによって菌体
を破砕し、0.5mlの150mM NaClをさらに
加えて遠心分離し、細胞抽出液を得た。そして遠心後の
菌体の残渣に0.5mlの濃硫酸、0.5mlの濃硝酸
を加え加熱し酸分解させ、これに150mMのNaCl
を1ml加え、菌体の残渣液を得た。
The precipitate (bacteria) washed in this way was suspended by adding 1 ml of 150 mM NaCl. This suspension is ultrasonic crusher (Branson (BRANSO
N), Duty: 30, Output: 3, 30
The cells were crushed by performing a crushing treatment for 5 seconds, and 0.5 ml of 150 mM NaCl was further added and the mixture was centrifuged to obtain a cell extract. Then, 0.5 ml of concentrated sulfuric acid and 0.5 ml of concentrated nitric acid are added to the residue of the cells after centrifugation to heat and decompose the acid, and 150 mM of NaCl is added to this.
1 ml was added to obtain a residual liquid of bacterial cells.

【0031】なお、比較として、大腸菌(Escherichia
coli IFO 1041)を用いて同様の評価を行なっ
た。
As a comparison, Escherichia coli (Escherichia
The same evaluation was carried out using E. coli IFO 1041).

【0032】得られた各画分に含まれるY濃度を誘導結
合プラズマICPを用い測定した。その結果を図2に示
す。
The Y concentration contained in each of the obtained fractions was measured using inductively coupled plasma ICP. The result is shown in FIG.

【0033】この結果より明らかなように、大腸菌では
全く集積されていなかったYが、R−1株では初期濃度
の約70%近く菌体に集積されていることがわかる。
As is clear from this result, Y, which was not accumulated at all in E. coli, was accumulated in the bacterial cells in the R-1 strain at about 70% of the initial concentration.

【0034】実施例3 図3に記載の各希土類元素[ランタノイド(La〜L
u)及びイットリウム(Y)]の硝酸塩溶液を硝酸イッ
トリウム溶液の代わりに用いる以外は表1と同様の培地
組成を有する希土類元素含有液体培地を孔径0.2μm
のポリサルホン製滅菌済フィルターで瀘過滅菌した。こ
の希土類元素含有液体培地(各希土類元素濃度:5pp
m)5mlに、斜面培地よりR−1株を一白金耳ずつ接
種して、30℃で7日間振盪培養し、培養液中に含まれ
る各希土類元素濃度を測定し、初濃度に対する減少率を
算出した。なお、各希土類元素の濃度の測定方法は、使
用する希土類元素が異なる以外は作用において記載され
たイットリウム濃度の測定方法と同様であるが、655
nmの波長における感度が元素ごとに異なるため、標準
曲線を各元素ごとに作成した。
Example 3 Each rare earth element [lanthanoid (La-L
u) and yttrium (Y)] nitrate solution is used instead of the yttrium nitrate solution, and the rare earth element-containing liquid medium having the same medium composition as in Table 1 has a pore size of 0.2 μm.
It was sterilized by filtration with a sterilized filter made of polysulfone. This rare earth element-containing liquid medium (concentration of each rare earth element: 5 pp
m) Inoculate 5 ml of R-1 strain from a slant medium one platinum loop at a time, shake culture at 30 ° C. for 7 days, and measure each rare earth element concentration contained in the culture solution to determine the reduction rate relative to the initial concentration. It was calculated. The method of measuring the concentration of each rare earth element is the same as the method of measuring the concentration of yttrium described in the operation except that the rare earth element used is different.
Since the sensitivity at the wavelength of nm differs for each element, a standard curve was created for each element.

【0035】結果を図3に示す。図3に示されるよう
に、原子量の小さい方(図3の左側)に減少率の高い物
質が偏っており、プラセオジム(Pr)がやや低い(2
2%)が、イットリウムからネオジムまでが40%前後
の比較的高い減少率を示している。また、高い減少率を
示すランタンからネオジムの元素はすべて原子価が3以
上に限定されることから、イットリウムおよび軽希土の
うち原子価が3以上に限定される元素を用いた場合に減
少率が高くなっていると考えられる。
The results are shown in FIG. As shown in FIG. 3, substances with a high reduction rate are biased toward the one with the smaller atomic weight (left side in FIG. 3), and praseodymium (Pr) is slightly lower (
2%) shows a relatively high reduction rate of about 40% from yttrium to neodymium. In addition, since the valences of all elements from lanthanum to neodymium, which show a high reduction rate, are limited to 3 or more, the reduction rate is reduced when yttrium or light rare earth elements whose valences are limited to 3 or more are used. Is considered to be high.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によるバリオ
ボラックス属(Variovorax)に属する微生物は新規な微
生物であり、希土類元素、特にイットリウム、ランタ
ン、セリウム、プラセオジムおよびネオジムを効率よく
集積できるものである。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the microorganism belonging to the genus Variovorax according to the present invention is a novel microorganism and can efficiently accumulate rare earth elements, particularly yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium and neodymium. Is.

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

【図1】図1は、本発明の微生物による希土類元素集積
能を説明するための培養時間に対する培養液中のイット
リウム(Y)濃度の変化、および培養液の濁度及びpH
の変化を示すものである。
FIG. 1 is a graph showing changes in yttrium (Y) concentration in a culture solution with respect to a culture time, and turbidity and pH of the culture solution for explaining the ability of the microorganism of the present invention to accumulate rare earth elements.
It shows the change of.

【図2】図4は、Yの分布状況を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a distribution state of Y.

【図3】図3は、本発明の微生物によるランタノイドに
対する選択性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the selectivity of the microorganism of the present invention for lanthanoids.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 希土類元素を集積しうるバリオボラック
ス属(Variovorax)に属する希土類元素集積微生物。
1. A rare earth element-accumulating microorganism belonging to the genus Variovorax capable of accumulating rare earth elements.
【請求項2】 希土類元素のうち特にイットリウム、ラ
ンタン、セリウム、プラセオジムおよびネオジムを効率
よく集積する、請求項1に記載の希土類元素集積微生
物。
2. The rare earth element-accumulating microorganism according to claim 1, which efficiently accumulates yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, and neodymium among the rare earth elements.
【請求項3】 受託番号がFERM P−14492号
である、請求項1から3のいずれかに記載の希土類元素
集積微生物。
3. The rare earth element-accumulating microorganism according to claim 1, wherein the deposit number is FERM P-14492.
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