Quantification of microbial communities in groundwater using real-time PCR

リアルタイムPCRによる地下水中に生息する微生物群の定量

浅野 貴博; 佐々木 祥人 ; 吉川 英樹

Asano, Takahiro; Sasaki, Yoshito; Yoshikawa, Hideki

深部地質環境において、微生物はその活動に伴い地層処分システムにおける重要な現象の一つである地下水の酸化還元状態の変化に影響を与えている。微生物影響による地下水の酸化還元状態を評価するためには、処分環境における微生物バイオマスをより正確に定量することが必要となっている。一方、環境中に生息する微生物についての研究では、クローニングによる微生物相解析が頻繁に行われているが、酸化還元環境の変化に伴い活動が予想される微生物群の定量評価はほとんど行われていない。そこで、迅速で簡易的に解析ができるリアルタイムPCR法により地下水の酸化還元に関与する微生物群のバイオマスの定量を行った。深部地質環境のモデルサンプルとしては、幌延深地層研究センター周辺における浅層井戸H17-1-01孔(深度35m)及び深層井戸HDB-10孔(深度500m)からの地下水を用いた。その結果、H17-1-01孔では鉄及びマンガン還元菌と硫酸還元菌が多かった。HDB-10孔では、硫酸還元菌とメタン生成菌が多かった。この結果は、他の手法である培養法及び16S rRNA遺伝子のクローン解析の結果からも支持された。このことから、リアルタイムPCR法による深部地質環境におけるバイオマスの定量性の妥当性が確認された。

On deep geological environment, microbes affect the changes in the redox of groundwater which is one of the most important properties to estimate the condition of a geological disposal system. It is necessary to quantify microbial biomass on the geological environment as input data in numerical model to evaluate the redox condition. We estimated microbial biomass related to microgeochemical processes in goundwater using real-time PCR. The groundwater was obtained from the Horonobe borehole H17-1-01 (-35m depth) and HDB-10 (-500m depth). The dominant members of microbes at H17-1-01 were Mn(IV)- and Fe(III)-reducers and sulphate reducers. On the other hand, the dominant members of microbes at HDB-10 were sulphate reducers and methanogens. The results of real-time PCR assay showed the same tendency on the results of the cultivation-based methods and 16S-rRNA clone analysis. This result suggests that the real-time PCR will be useful for quantification of microbial biomass on the geological environment.