サトウキビ糖蜜を主成分とする有機金属スラッジ上での生育に伴う根圏細菌群集のメタゲノミクス解析

Metagenomics analysis of rhizospheric bacterial communities of growing on organometallic sludge of sugarcane molasses-based distillery.

• Vineet Kumar
• Ram Chandra

抄録

本論文では、有機金属汚染物質を多く含む有害蒸留所汚泥に生育している根圏細菌群集を探索することを目的としている。Illumina MiSeqプラットフォームを用いて16S rRNA V3-V4ハイパーバリアブル領域の配列解析を行った結果、根圏および非根圏蒸留汚泥サンプルからは、それぞれ1,191,014および901,757の配列が読み取られ、621,897個のOTUが検出された。根圏汚泥サンプルから検出された主な菌類は、(50%)、(33%)、(5%)、(2%)、(2%)、(2%)、(2%)であった。支配的な3属は、(21%)、(17%)、(8%)であった。この他にも、未培養菌（4％）、（4％）、（3％）、（2％）、（2％）、未培養菌（2％）、（2％）、（2％）、（2％）、（1％）などの他のマイナー属も根圏汚泥から検出された（1％）。これらの結果から、根圏の細菌群集は、非根圏汚泥と比較して、生物種の豊富さ、多様性、相対的な豊富さが大きく異なっていることが示唆された。また、非根圏汚泥と根圏汚泥の比較分析を行った結果、根圏細菌群集の活動により、いくつかの化合物が消失し、一部の化合物が新たな代謝産物として生成されることが明らかになりました。本研究の結果は、複雑な有機金属廃棄物の分解・無害化に関与する根圏細菌群集の役割を理解するのに役立つものであり、汚染地の環境修復のための適切なファイトレメディエーション研究の設計に役立つものと考えられる。

The present paper aims to explore the rhizospheric bacterial communities associated with grown on organometallic pollutants-rich hazardous distillery sludge. The sequence analysis of 16S rRNA V3-V4 hypervariable region with Illumina MiSeq platform showed 621,897 OTUs derived from rhizospheric and non-rhizospheric distillery sludge samples out of 1,191,014 and 901,757 sequences read, respectively. The major phyla detected in rhizospheric sludge sample were (50%), (33%), (5%) (2%), (2%), and (2%). The dominant three genera were detected as (21%), (17%), and (8%). In addition, other minor genera such as uncultured (4%), (4%), (3%), (2%), (2%), uncultured bacterium (2%), (2%), (2%), (2%), (1%), and were also detected (1%) in rhizospheric sludge. Our results suggested that rhizospheric bacterial communities associated with were substantially different in richness, diversity, and relative abundance of taxa compared to non-rhizospheric sludge. Further, the comparative organic pollutant analysis from non-rhizospheric and rhizospheric sludge samples through GC-MS analysis revealed the disappearance of few compounds and generation of some compounds as new metabolic products by the activity of rhizospheric bacterial communities. The results of this study will be helpful in understanding the role of rhizospheric bacterial communities responsible for degradation and detoxification of complex organometallic waste and, thus, can help in designing appropriate phytoremediation studies for eco-restoration of polluted sites.

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