Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3550099B2 - Novel microorganism having dioxin decomposability and dioxin decomposition method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3550099B2 - Novel microorganism having dioxin decomposability and dioxin decomposition method - Google Patents

Novel microorganism having dioxin decomposability and dioxin decomposition method Download PDF

Info

Publication number
JP3550099B2
JP3550099B2 JP2001056243A JP2001056243A JP3550099B2 JP 3550099 B2 JP3550099 B2 JP 3550099B2 JP 2001056243 A JP2001056243 A JP 2001056243A JP 2001056243 A JP2001056243 A JP 2001056243A JP 3550099 B2 JP3550099 B2 JP 3550099B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dioxin
strain
dioxins
microorganism
ribosomal rna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001056243A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002253208A (en
Inventor
哲志 奈良岡
淳治 市田
秀光 内沢
一 松江
匡善 附田
喜美子 原田
裕 石井
一孝 丸山
Original Assignee
青森県
株式会社環境テクノリサーチ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 青森県, 株式会社環境テクノリサーチ filed Critical 青森県
Priority to JP2001056243A priority Critical patent/JP3550099B2/en
Publication of JP2002253208A publication Critical patent/JP2002253208A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3550099B2 publication Critical patent/JP3550099B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Fire-Extinguishing Compositions (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はダイオキシン分解能を有する新規微生物及びダイオキシン分解方法に関し、詳しくはダイオキシン分解能を有する新規な担子菌株及び該微生物をダイオキシン汚染物に作用させてダイオキシンを分解する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
有機塩素化合物であるダイオキシン類は、廃棄物の不適切な焼却処理あるいは農薬等の製造や紙等の塩素漂白工程などにおいて、副生成物として発生する非常に毒性の強い化合物である。
一般に、ダイオキシンという名称は、ジベンゾ−p−ジオキシンを骨格とする塩素置換体であるポリクロロジベンゾ−p−ジオキシン(Polychlorodibenzo−p−dioxin、以下、PCDDと略記することがある。)及びジベンゾフランを骨格とする塩素置換体であるポリクロロジベンゾフラン(Polychlorodibenzofuran、以下、PCDFと略記することがある。)の総称である。
骨格中の8個の水素原子は1〜8個の塩素原子に置換し得るため、ダイオキシンには、理論的には合計で210種類の化合物が存在する。その毒性は、塩素の置換位置と置換した塩素数により異なり、2,3,7,8−テトラクロロジベンゾ−p−ダイオキシン(2,3,7,8−Tetrachlorodibenzo−p−dioxin 、以下、2,3,7,8−TeCDDと略記することがある。)は、最も毒性が高く、急性毒性はシアン化カリウムの1万倍と試算されている。
【0003】
また、ダイオキシン類は毒性ばかりでなく、極微量であっても発がん性やホルモン様作用を有することが指摘されている。しかも、ダイオキシン類は微生物等による分解を受け難いために、環境中に残留し、生物によって呼吸時の吸入や食物と共に生体内に取り込まれる。
さらに、ダイオキシン類は生体組織に蓄積しやすい性質を持つため、食物連鎖の上位にあるヒトにおいてはダイオキシン類の蓄積は他の動植物よりも深刻である。このため、近年はダイオキシン類による環境汚染は重大な社会問題となっている。
【0004】
ところで、ダイオキシン類を分解し、除去する技術としては、これまでに過酸化水素添加後、紫外線を照射して分解する方法(特開昭52−035445号公報)、熱分解法(特開平6−296710号公報)、燃焼条件の改善法(特公平3−178389号公報)、各種化学的分解法及び超臨界水処理法等が報告されている。
しかし、かなりの微量で広範囲にわたって汚染しているダイオキシンの処理には、これら既知の方法を適用することは難しく、また一般的に分解処理に要するコストが高いという問題を抱えている。さらに、副次的な廃棄物の発生も懸念されている。
【0005】
一方、ダイオキシン類に対して高い分解能を有する微生物を活用して、環境修復を行う試みがなされている。この手法は、低コストであること、2次廃棄物の発生が少ないことを利点とし、新しい環境浄化技術として注目されている。
難分解性有機物の微生物分解については、Bumpusらによって、木材の難分解性成分であるリグニンの分解能を有する白色腐朽菌であるファネロカエテ・クリソスポリウム(Phanerochaete chrysosporium)による数種の有機物の分解事例が報告されている。この報告以来、白色腐朽菌を中心に、ダイオキシン類など多数の難分解性有機物に対する分解能を検討した報告が見られる(Science, 228, p.1434, 1985年)。
【0006】
リグニン分解に関与する酵素としては、リグニンペルオキシダーゼ、マンガンペルオキシダーゼ及びラッカーゼがある。これらの酵素は、その基質特異性の広さから、協同的にダイオキシン類を分解し得ることが見出されている。例えば、Valliらは、ファネロカエテ・クリソスポリウムによる2,7−ジクロロジベンゾ−p−ダイオキシン(2,7−Dichlorodibenzo−p−dioxin、以下、2,7−DCDDと略記することがある。)の分解と、該分解における前記菌の産生するリグニンペルオキシダーゼ及びマンガンペルオキシダーゼの関与について明らかにしている(J.Bacteriology, 174(7), p.2131, 1992年)。
【0007】
さらに、リグニン分解に関与する酵素を産生することができる菌が、総じて2,7−DCDDを分解できる能力があることも示唆されている(紙パルプ技協誌,50(12), p.122, 1996 年)。また、細胞融合技術を用いて、新たにダイオキシン分解能を有する微生物も作出されている(特開平11−1978号公報)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ダイオキシン分解微生物あるいは該微生物が産出するダイオキシン分解酵素等を用いてダイオキシン類の分解除去を行うにあたっては、それらが化学構造の異なる210種類にも及ぶダイオキシン類に対して網羅的に分解能を示すことが求められる。
しかし、ダイオキシン類の分解酵素は、該酵素を産生する微生物の種類によって異なる。従って、基質特異性、活性あるいは安定性等の酵素の基本的な性質においても異なっている。
また、個々のダイオキシン分解酵素についても、210種類も存在するダイオキシン類のそれぞれに対する分解能は一様ではなく、その分解作用には程度の差があり、ダイオキシン類に対して幅広い分解能を有する酵素は、未だ見出されていないのが現状である。
特に、公知のダイオキシン分解菌のダイオキシン分解能は、毒性の比較的低い二塩素置換体である2,7−DCDDのみに対するものが中心であり、毒性の高い四塩素置換体あるいは分解が極めて困難とされる4個以上の塩素原子による置換体等に対する分解能に関しては、十分に示されたものではなかった。
【0009】
本発明の第1の目的は、廃棄物等に含まれる多種類のダイオキシン類に対して幅広く分解能を示す微生物を新たに提供することである。
さらに、第2の目的は、該微生物あるいは該微生物によって産生される酵素を用いて、低コストで、かつ2次廃棄物の発生が少ないダイオキシン分解方法を提供することである。
そこで、本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究の末、腐朽木材やその周辺土壌からリグニン分解能を有する新規な担子菌を見出し、本発明に到達した。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の本発明は、ダイオキシン分解能を有する担子菌 MT003株(FERM P−18171)に関する。
請求項2記載の本発明は、請求項1記載の微生物もしくは当該微生物の産生するダイオキシン分解酵素を、ダイオキシン汚染物に作用させることを特徴とするダイオキシンの分解方法に関する。
請求項3記載の本発明は、ダイオキシン汚染物が、焼却灰又は土壌であることを特徴とする請求項2記載のダイオキシンの分解方法に関する。
請求項4記載の本発明は、焼却灰が、pH10以上の高アルカリ性の焼却灰である請求項3記載のダイオキシンの分解方法に関する。
【0011】
【発明の実施の形態】
第1の本発明は、ダイオキシン分解能を有する担子菌 MT003株(FERM P−18171)である。本菌は、腐朽木材やその周辺土壌から、真菌類を分離する既知の方法を用いて分離することができる。
特に、本菌はリグニン分解に関与する酵素群を生産するため、例えばリグニン分解微生物分離用培地(紙パルプ技協誌,50(12), p.122, 1996 年)を用いることによって、リグニン分解微生物として比較的容易にスクリーニングすることができる。すなわち、野外より採取した腐朽木材片などを蒸留水に懸濁し、この懸濁液を適宜希釈したものをスクリーニング用試料として用いる。この試料を、上記文献に記載されている分離用培地、すなわち上層にレマゾールブリリアントブルーR(Remazol brilliant blue R) を含む2層からなる寒天培地上に塗沫し、適温で培養する。そして、当該色素を脱色し得る菌株をリグニン分解に関与する酵素を生産する菌株であると見なし、該菌株の集落を前記の2層寒天培地に再び塗抹し、上記と同様の条件で培養する。この操作を繰り返すことによって菌株を純粋に分離し、良好な脱色成績を示す菌株を選抜する。
【0012】
本発明に係る担子菌 MT003株は、カワラタケ(Coriolaceae)科に属する白色腐朽菌に分類されるものと認められる新種である。すなわち、以下に示した方法により、本菌の同定を実施した。
【0013】
Whiteらによって報告された方法(PCR protocols, A guide to methods and applications, Academic Press, Inc., New York, pp315−322, 1990 年)に従って、MT003株と既知の菌株のリボソームRNA遺伝子の塩基配列との相同性を検索することに拠って行った。
まず、MT003株について、上記文献に記載されている方法に従い、分類上有用な遺伝子領域となっている5. 8SリボソームRNA遺伝子及びその近傍の622塩基対の塩基配列、18SリボソームRNA遺伝子のほぼ全長に相当する1737塩基対の塩基配列並びに28SリボソームRNA遺伝子5’ 末端領域603塩基対の塩基配列を決定した。それぞれの塩基配列を配列表の配列番号1、2、3に示す。
【0014】
MT003株の塩基配列は、以下の方法により決定した。まず、MT003株の凍結乾燥菌体を液体窒素中で破砕後、DNeasy Plant Mini Kit (QIAGEN 社) を用いてDNAを抽出した。このDNAを鋳型とし、PCR(Polymerase chain reaction)法によって目的とするリボソームRNA遺伝子領域を増幅した。このとき、5. 8SリボソームRNA遺伝子領域の増幅にあたっては、前記文献に記載されているプライマーITS4及びITS5を、18SリボソームRNA遺伝子領域の増幅には、同じくプライマー NS1及びNS8 を、さらに28SリボソームRNA遺伝子領域の増幅には、同じくプライマー LROR 及びLR7 を用いてPCRを行った。何れのリボソームRNA遺伝子領域の増幅反応も、Ready−To−Go PCR Beads (Amersham Pharmacia Biotech 社) を用い、プライマー40pmol、DNA10〜50ng及び蒸留水で総量25μlの反応液を4本調製し、GeneAmp PCR System9600 (Applied Biosystems 社) 上で反応を行った。温度条件は、96℃で3分間保持後、94℃(30秒間)−55℃(30秒間)−72℃(1分間)を30サイクル行い、最後に72℃で4分間保持して反応を終了した。
【0015】
増幅したそれぞれの目的DNA断片について、ダイターミネーター(Dye terminator) 法によるサイクルシーケンシング(Cycle sequencing) 反応を行い、DNAシーケンサー(ABIPRISM 377 DNA Sequencer, Applied Biosystems社) により塩基配列を分析した。反応は、ABI PRISM BigDye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit (Applied Biosystems 社) を用い、同社のプロトコルに従って行った。それぞれのリボソームRNA遺伝子領域のサイクルシーケンシング反応にあたっては、前記文献に記載されているプライマー等を用いた。それぞれの増幅断片について得られた塩基配列を連結し、目的塩基配列を得た。
【0016】
これらの塩基配列について、米国NCBI(National Center for Biotechnology Information)が提供しているBLAST検索を利用して、GenBank登録データから塩基配列の相同性検索を行った。
その結果、登録データには、どの遺伝子領域についても、塩基配列の一致する登録菌株は存在しないことが分かった。
しかしながら、5. 8SリボソームRNA遺伝子については、スポンギペリス・ディレクタンス(Spongipellis delectans)の遺伝子との相同性が91%と登録データ中で最も高かった。
また、18SリボソームRNA遺伝子については、スポンギペリス・ユニカラー(Spongipellis unicolor)との相同性が98%と最も高く、登録菌株の18SリボソームRNA遺伝子の塩基配列をもとに作成した近隣結合系統樹において、MT003株はスポンギペリス・ユニカラーと系統枝を形成することが分かった。28SリボソームRNA遺伝子については、スポンギペリス(Spongipellis)属のデータが登録されていないが、前記の近隣結合系統樹において、スポンギペリス・ユニカラーと登録菌株の中では最も近縁となるパナス・ラディス(Panus rudis)との相同性が95%と最も高いことが分かった。
【0017】
以上の結果から、MT003株はカワラタケ(Coriolacea)科スポンギペリス(Spongipellis)属に属するか、またはその近縁の新種の菌株であることが分かった。これまでに、スポンギペリス属に属する菌株がダイオキシン分解能を有することに関しては全く報告がなく、本発明者らによって初めて見出されたことである。
MT003株は、経済産業省 産業技術総合研究所 生命工学工業技術研究所に寄託されており、その受託番号はFERM P−18171である。
MT003株は、本菌の増殖に適した市販の合成培地、例えば市販のポテトデキストロース寒天培地などを用いて調製したスラント等に植菌して保存し、ダイオキシン類の分解に供することができる。
【0018】
本発明においてダイオキシン類とは、前記したPCDD及びPCDFである210種類の化合物を指す。PCDDとPCDFの中で、特に問題とされるものは四塩素置換体以上の化合物である。一般に、四塩素置換体以上の化合物は毒性が高く、難分解性を示すと言われている。
具体的な化合物を例示すると、四塩素置換体としては、テトラクロロジベンゾ−p−ジオキシン(tetrachlorodibenzo−p−dioxin 、以下、TeCDDと略記することがある。)やテトラクロロジベンゾフラン(tetrachlorodibenzofuran 、以下、TeCDFと略記することがある。)等、五塩素置換体としては、ペンタクロロジベンゾ−p−ジオキシン(pentachlorodibenzo−p−dioxin 、以下、PeCDDと略記することがある。)やペンタクロロジベンゾフラン(pentachlorodibenzofuran 、以下、PeCDFと略記することがある。)等が挙げられる。
【0019】
また、六塩素置換体としては、ヘキサクロロジベンゾ−p−ジオキシン(hexachlorodibenzo−p−dioxin、以下、HxCDDと略記することがある。)やヘキサクロロジベンゾフラン(hexachlorodibenzofuran、以下、HxCDFと略記することがある。)等、七塩素置換体としては、ヘプタクロロジベンゾ−p−ジオキシン(heptachlorodibenzo−p−dioxin 、以下、HpCDDと略記することがある。)やヘプタクロロジベンゾフラン(hexachlorodibenzofuran、以下、HpCDFと略記することがある。)等、八塩素置換体としては、オクタクロロジベンゾ−p−ジオキシン(octachlorodibenzo−p−dioxin、以下、OcCDDと略記することがある。)やオクタクロロジベンゾフラン(octachlorodibenzofuran、以下、OcCDFと略記することがある。)等が挙げられる。
【0020】
次に、ダイオキシン汚染物とは、上記したダイオキシン類によって汚染されている灰、土壌等を指し、具体的にはごみ焼却炉等から排出される焼却灰や飛灰、農薬等の製造工程、金属精錬の燃焼工程や紙の塩素漂白工程等からの排出物、さらにはこれらにより汚染された土壌等がある。ダイオキシン類を含む焼却灰の中には、pHが10以上、特に12〜13という高アルカリ性のものが存在し、このような焼却灰そのものに微生物を作用させてダイオキシン類を処理する方法は、これまでに報告がないが、本発明によれば、係る焼却灰を処理してダイオキシン類を分解、除去することができる。
【0021】
次に、第2の本発明である、ダイオキシン類分解能を有する微生物もしくは当該微生物の産生するダイオキシン分解酵素を、ダイオキシン汚染物に作用させてダイオキシンを分解する方法について説明する。
ダイオキシン類の分解には、MT003株自体もしくは本菌の生産するダイオキシン類分解酵素を用いる。
本発明によるダイオキシン類の分解は、微生物あるいはその産生酵素を利用した公知の方法を適用して行うことができる。例えば、焼却灰、土壌などのダイオキシン汚染物を含む対象物にMT003株もしくは本菌が産生するダイオキシン類分解酵素を作用させる。より具体的には、浄化の対象であるダイオキシン汚染物に、MT003株の生育に好適な栄養源を加え、これにMT003株を添加するか、あるいは対象物を酵素作用の発現に都合の良い条件(温度、pHなど)下に調整して、これに酵素を添加することによって行う。なお、栄養源の種類や添加量を変えたり、微生物や酵素による処理時の温度、湿度、処理対象物のpHなどの条件を適宜変えることによって、ダイオキシン類の分解率をさらに高めることが可能である。
【0022】
本発明によれば、ダイオキシン分解能を有する微生物を直接に、又は該微生物の産生するダイオキシン分解酵素をダイオキシン汚染物に作用させることによって、該汚染物中のダイオキシン類を分解し、浄化することができる。しかも、本発明に係るMT003株は、多種類のダイオキシンに対して分解能を示し、特に四塩素置換体以上の高い毒性や難分解性を示すダイオキシン類も分解することができる。また、本発明の方法は、従来法よりも低コストであり、かつ2次廃棄物の発生が少ない。
【0023】
【実施例】
以下に、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
実施例1(MT003株の単離)
ダイオキシン分解能を有する微生物を単離するため、リグニン分解微生物分離用培地(紙パルプ技協誌,50(12), p122, 1996年)を用いて分離した。まず、野外より採取した腐朽木材片を滅菌蒸留水に懸濁し、この懸濁液を試料とした。
この試料をリグニン分解微生物分離用培地、すなわち上層にレマゾールブリリアントブルーRを含む2層からなる寒天培地上に塗沫して、25℃で培養した。上記色素を脱色した菌株のコロニーを釣菌し、新しく調製した前記2層からなる寒天培地上に同様に塗抹し、25℃で培養する操作を繰り返すことによって、リグニン分解能を示す菌株を純粋に単離した。
【0024】
分離した菌株は、ポテトデキストロース寒天培地(1リットルあたり、ポテト浸出液末4. 0g、ブドウ糖20. 0g、寒天15. 0g、pH6. 0)(日水製薬社製)を用いて調製したスラント(寒天斜面)に植菌し、これを25℃で培養した。菌体の増殖を確認した後、該スラントを4℃にて保存した。
このようにして良好な脱色成績を示す菌株を単離した。この菌株は、ポテトデキストロース寒天平板培地で25℃で5〜10日培養することにより、白色の綿状の集落を形成する。本菌は、前記した特色を有する担子菌に属する新種であると認め、MT003株と名づけた。
【0025】
実施例2(MT003株の同定)
実施例1で単離したMT003株の同定を行った。本菌の同定は、Whiteらによって報告された方法(PCR protocols, a guide to methods and applications, Academic Press, Inc., New York, pp 315−322, 1990年)に従って、MT003株のリボソームRNA遺伝子の塩基配列と既知の菌株の当該遺伝子との相同性を検索することによって行った。
まず、分類上有用な遺伝子領域となっているMT003株の5. 8SリボソームRNA遺伝子及びその近傍の622塩基対の塩基配列、18SリボソームRNA遺伝子のほぼ全長に相当する1737塩基対の塩基配列、及び28SリボソームRNA遺伝子5’ 末端領域603塩基対の塩基配列を決定した。
【0026】
これらの塩基配列の決定は、前記の方法により行った。すなわち、MT003株の凍結乾燥菌体を液体窒素中で破砕後、DNeasy Plant Mini Kit (QIAGEN 社) を用いてDNAを抽出した。このDNAを鋳型とし、PCR(Polymerase chainreaction)法によって目的とするリボソームRNA遺伝子領域を増幅した。このとき、5. 8SリボソームRNA遺伝子領域の増幅にあたっては、前記文献に記載されているプライマーITS4及びITS5を、18SリボソームRNA遺伝子領域の増幅には、同じくプライマー NS1及びNS8 を、さらに28SリボソームRNA遺伝子領域の増幅には、同じくプライマー LROR 及びLR7 を用いてPCRを行った。何れのリボソームRNA遺伝子領域の増幅反応も、Ready−To−Go PCR Beads (Amersham Pharmacia Biotech 社) を用い、プライマー40pmol、DNA10〜50ng及び蒸留水で総量25μlの反応液を4本調製し、GeneAmp PCR System 9600 (Applied Biosystems 社) 上で反応を行った。温度条件は、96℃で3分間保持後、94℃(30秒間)−55℃(30秒間)−72℃(1分間)を30サイクル行い、最後に72℃で4分間保持して反応を終了した。
【0027】
増幅したそれぞれの目的DNA断片について、ダイターミネーター(Dye terminator) 法によるサイクルシーケンシング(Cycle sequencing) 反応を行い、DNAシーケンサー(ABIPRISM 377 DNA Sequencer, Applied Biosystems社) により塩基配列を分析した。反応は、ABI PRISM BigDye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit (Applied Biosystems 社) を用い、同社のプロトコルに従って行った。それぞれのリボソームRNA遺伝子領域のサイクルシーケンシング反応にあたっては、前記文献に記載されているプライマー等を用いた。それぞれの増幅断片について得られた塩基配列を連結し、目的塩基配列を得た。
MT003株の5.8SリボソームRNA遺伝子の塩基配列を配列表の配列番号1に、18SリボソームRNA遺伝子の3’ 側1737塩基の塩基配列を配列番号2に、28SリボソームRNA遺伝子の5’ 側近傍603塩基の塩基配を配列番号3にそれぞれ記載した。なお、配列表の配列番号1記載の塩基配列において、33〜221番目の塩基配列はInternal Transcribed Spacer−1 (ITS−1)、383〜586番目の塩基配列はInternal Transcribed Spacer−2 (ITS−2)である。
【0028】
これらの塩基配列について、米国NCBI(National Center for Biotechnology Information)が提供しているBLAST検索を利用して、GenBank登録データから塩基配列の相同性検索を行った。
その結果、登録データには、どの遺伝子領域についても、塩基配列の一致する登録菌株はなかった。
しかしながら、5. 8SリボソームRNA遺伝子については、スポンギペリス・ディレクタンスの遺伝子との相同性が91%と登録データ中で最も高かった。また、18SリボソームRNA遺伝子についてはスポンギペリス・ユニカラーとの相同性が98%と最も高く、登録菌株の18SリボソームRNA遺伝子の塩基配列をもとに作成した近隣結合系統樹において、MT003株はスポンギペリス・ユニカラーと系統枝を形成することが明らかとなった。
28SリボソームRNA遺伝子については、スポンギペリス属のデータが登録されていないため、相同性について検索することはできなかったが、近隣結合系統樹においてスポンギペリス・ユニカラーと登録菌株の中では最も近縁となるパナス・ラディスとの相同性が95%と最も高いことが分かった。
【0029】
以上の結果から、MT003株はカワラタケ科スポンギペリス属に含まれる菌であるか、またはこれに近縁の菌であり、新種の菌株であることが判明した。なお、スポンギペリス属に属する菌株がダイオキシン分解能を有することについては、これまでに報告がなく、本発明者らによって初めて見出されたことである。MT003株は、経済産業省 産業技術総合研究所 生命工学工業技術研究所に寄託されており、その受託番号はFERM P−18171である。
【0030】
実施例3(MT003株のリグニン分解酵素の生産性試験)
MT003株のリグニン分解酵素の生産性を、以下の方法によって評価した。まず、4℃で保存したスラントからMT003株を採取し、これを新しく調製したポテトデキストロース寒天培地に植菌して25℃で7日間培養した。次に、1白金耳の培養菌体を、オートクレーブ滅菌した300ml容三角フラスコに入れた濾過滅菌した液体培地60mlに植菌し、25℃で所定期間静置培養した。なお、液体培地の組成は1リットルあたり、ブドウ糖10g、ポリペプトン10g、リン酸二水素カリウム1. 5g、硫酸マグネシウム七水和物0. 5g、硫酸銅五水和物16mg及びチアミン塩酸塩2mgであり、塩酸によりpHを5. 6に調整して用いた。
この培養液中のリグニンペルオキシダーゼ、マンガンペルオキシダーゼ及びラッカーゼ活性を、以下の公知の測定方法によって経日的に調べた。
【0031】
リグニンペルオキシダーゼ活性は、酵素の基質としてベラトリルアルコール及び過酸化水素を用いる方法(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, p 2280−2284,1983年)により測定した。すなわち、ベラトリルアルコール(0.4mM)、酒石酸ナトリウム(0.1M、pH3)、界面活性剤(Tween 80、0.1%)を加えた溶液を、吸光度測定用のセルに入れ、さらに過酸化水素水(0.1mM)を加えた後、酵素50μLを加えて反応を行った。反応は、37℃で行い、310nmにおける吸光度の変化を分光光度計を用いて測定した。
マンガンペルオキシダーゼ活性は、酵素の基質として2価のマンガンイオン及び過酸化水素を用いる方法(Appl. Environ. Microbiol., 57, p 2240−2245, 1991年)により測定した。すなわち、マロン酸ナトリウム(50mM)、硫酸マンガン(0.2mM)、過酸化水素水(0.1mM)及び蒸留水を順に吸光度測定用のセルに入れ、酵素を100μLを加えて反応させた。反応は、30℃で行い、270nmにおける吸光度の変化を分光光度計を用いて測定した。
ラッカーゼ活性は、酵素の基質としてシリンガルダジンを用いる方法(Microb. Technol., 3, p 55−58, 1981年)により測定した。すなわち、2−モルホリノエタンスルホン酸−水酸化ナトリウム緩衝溶液(0.037M、pH5.3)、蒸留水、シリンガルダジン・エタノール溶液(0.008mM)を吸光度測定用のセルに入れ、最後に酵素20μLを加えて反応させた。反応は、30℃で行い、527nmにおける吸光度の変化を分光光度計を用いて測定した。
その結果、MT003株は、上記3種類のリグニン分解に関与する酵素の全てを菌体外に生産していることが分かった。
【0032】
実施例4
(1)MT003株のダイオキシン分解性試験方法
MT003株のダイオキシン分解能を、焼却飛灰に本菌を作用させて該灰中のダイオキシン類の分解率を測定することによって評価した。
ダイオキシン分解性試験用培地としては、おが屑420g、米糠60g、蒸留水240mlを混合したものを用い、これを容量6リットルのステンレス製容器に入れてオートクレーブ滅菌(121℃、20分間)した後、飛灰処理試験に使用した。
【0033】
はじめに、上記のダイオキシン分解性試験用培地と同じ組成の培地(総量20g)に、保存スラントから採取したMT003株の1白金耳を植菌し、25℃で7日間前培養して前培養菌体を得た。この前培養菌体を、前記ステンレス製容器中のダイオキシン分解性試験用培地に植菌した。これを25℃で14日間培養した後、篩により粒度を揃えた焼却飛灰120gを加えて良く混合した。
焼却飛灰を混合した後、さらに25℃で15日間静置培養した。ダイオキシン分析用の試料として、飛灰を混合した直後(0日目)及び15日間培養後に、それぞれ100gを計り取った。
【0034】
(2)ダイオキシンの分析方法
上記(1)の試料中のダイオキシンの分析は、厚生省生活衛生局水道環境部環境整備課による「廃棄物処理におけるダイオキシン類標準測定分析マニュアル」(平成9年2月)に記載の方法に準拠して行った。すなわち、試料を2mol/L塩酸に懸濁、攪拌し、濾過した。固形分はヘキサンによって十分に洗浄した水(ヘキサン洗浄水)で洗浄後、メタノールで置換し、風乾した。この固形分を、トルエンを用いて20時間ソックスレー抽出を行い、抽出液は、無水硫酸ナトリウムで脱水した。
【0035】
一方、前記の濾液、ヘキサン洗浄水による洗浄液及びメタノール洗浄液は、ジクロロメタンによる液・液振盪抽出を2回行い、ジクロロメタン相を無水硫酸ナトリウムで脱水した。ソックスレー抽出液とジクロロメタン抽出液を併せて濾過した後、濃縮し、10mLとした。このうち5mLをとり、内標準物質を添加した。その後、濃縮して以下のクリーンアップ処理を行った。すなわち、硝酸銀シリカゲル3g/シリカゲル0.5g/硫酸シリカゲル4.5g/シリカゲル0.5gの4層から成る多層シリカゲルカラムクロマトグラフィーに供し、n−ヘキサンを用いて溶出した。溶出液は、さらにアルミナ(6g)のカラムに供し、n−ヘキサンの溶出液は前捨てし、50%ジクロロメタン含有n−ヘキサンでダイオキシン類を溶出した。さらに、この溶出液を活性炭埋蔵シリカゲル(0.95g)のカラムに供し、25%ジクロロメタン含有n−ヘキサンの溶出液は前捨てし、トルエンでダイオキシン類を溶出した。この溶出液を濃縮し、シリンジスパイクを添加し、ガスクロマトグラフ質量分析の試料とした。なお、ガスクロマトグラフ質量分析は下記の分析条件で行い、選択イオンモニタリング検出法(SIM検出法)により、ダイオキシンの検出を行った。
【0036】

Figure 0003550099
【0037】
Figure 0003550099
【0038】
ガスクロマトグラフフィーにおいては、四塩素置換体(TeCDD及びTeCDF)、五塩素置換体(PeCDD及びPeCDF)及び六塩素置換体(HxCDD及びHxCDF)の分析には分離条件A、七塩素置換体(HpCDD及びHpCDF)及び八塩素置換体(OcCDD及びOcCDF)の分析には分離条件Bを適用して分析を行った。
得られた分析値より、試料中に含まれるダイオキシンのうちの全ての四塩素置換体、五塩素置換体、六塩素置換体、七塩素置換体及び八塩素置換体濃度を、前記のマニュアルに従って算出した。
【0039】
第1表に飛灰処理試験の試料中のダイオキシン同族体の濃度及びそれらの分解率を、第2表に飛灰処理試験の試料中の毒性等価係数(WHO、1998年)の示されたダイオキシン異性体の毒性当量及びそれらの分解率の結果をそれぞれ示す。なお、表中のTEQ(Toxic Equivalents) は毒性当量を指し、ダイオキシン類のそれぞれの異性体の毒性を2, 3, 7, 8−TeCDDに換算して合計したものである。
【0040】
【表1】
第 1 表
Figure 0003550099
【0041】
第1表から明らかなように、本発明の担子菌 MT003株をダイオキシン汚染物である焼却飛灰に作用させることによって、該飛灰中に含まれるダイオキシン類を分解、浄化することができる。特に、毒性が最も高いTeCDDを48%、TeCDFを47%という高率で分解することが明らかとなった。
一般に、ダイオキシンは置換塩素原子数の増加に伴い、分解作用を受け難くなることが知られているが、本発明の方法によれば、四塩素置換体、五塩素置換体、六塩素置換体、七塩素置換体及び八塩素置換体に対して、十分な分解率が得られ、また毒性が高いとされる四塩素置換体、五塩素置換体及び六塩素置換体に対してもMT003株は高い分解能を有していることが示された。
【0042】
【表2】
第 2 表
Figure 0003550099
【0043】
第2表は、ダイオキシンの中で毒性等価係数の示されたダイオキシン異性体の飛灰処理試験試料中の濃度を比較したものである。この表から明らかなように、MT003株は毒性等価係数の高い四塩素置換体、五塩素置換体及び六塩素置換体に対して、分解率35〜52%という値を示し、これらに対する高い分解能を有している。一方、七塩素置換体及び八塩素置換体に対しても、本菌は同様に分解能を有していることが判明した。
【0044】
【発明の効果】
本発明の担子菌 MT003株は、カワラタケ科スポンギペリス属に属する新規な微生物であり、毒性が強く、しかも分解が困難とされているダイオキシン類を分解することができる。特に、毒性の高い四塩素置換体のみならず、4〜8個の塩素原子による置換体の多くに対しても、幅広い分解能を有している。
したがって、この微生物自体、もしくは当該微生物の産生するリグニン分解酵素をダイオキシンにより汚染された焼却灰や土壌等に作用させることによって、これら汚染物を無害化して環境浄化に貢献することができる。
また、本発明の方法は、ダイオキシンの分解を低コストで実施でき、しかも2次廃棄物の発生が少ないという特色を有している。
【0045】
【配列表】
Figure 0003550099
Figure 0003550099
Figure 0003550099
Figure 0003550099
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel microorganism having dioxin decomposability and a method for decomposing dioxin, and more particularly to a novel basidiomycete strain having dioxin decomposability and a method for decomposing dioxin by causing the microorganism to act on dioxin contaminants.
[0002]
[Prior art]
Dioxins, which are organic chlorine compounds, are extremely toxic compounds generated as by-products in improper incineration of waste, production of agricultural chemicals and the like, and chlorine bleaching process of paper and the like.
Generally, the name of dioxin refers to polychlorodibenzo-p-dioxin (hereinafter sometimes abbreviated as PCDD), which is a chlorine-substituted product having dibenzo-p-dioxin as a skeleton, and dibenzofuran as a skeleton. Is a general term for polychlorodibenzofuran (hereinafter sometimes abbreviated as PCDF) which is a chlorine-substituted product.
Since eight hydrogen atoms in the skeleton can be replaced with one to eight chlorine atoms, there are theoretically 210 kinds of compounds in total in dioxins. Its toxicity depends on the position of chlorine substitution and the number of chlorines substituted, and 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin; hereinafter, 2, Is sometimes abbreviated as 3,7,8-TeCDD.), And its acute toxicity is estimated to be 10,000 times that of potassium cyanide.
[0003]
In addition, it has been pointed out that dioxins have not only toxicity but also carcinogenicity and hormone-like action even in a very small amount. Moreover, since dioxins are hardly decomposed by microorganisms or the like, they remain in the environment and are taken into the living body by living organisms together with inhalation and food during respiration.
Furthermore, since dioxins have a property of easily accumulating in living tissues, accumulation of dioxins is more serious in humans at the top of the food chain than in other animals and plants. For this reason, in recent years, environmental pollution by dioxins has become a serious social problem.
[0004]
By the way, as a technique for decomposing and removing dioxins, a method of adding hydrogen peroxide and irradiating ultraviolet rays to decompose it (JP-A-52-035445), and a thermal decomposition method (JP-A-Heisei 6-35445) have been used. 296710), a method for improving combustion conditions (Japanese Patent Publication No. 3-178389), various chemical decomposition methods, a supercritical water treatment method, and the like.
However, it is difficult to apply these known methods to the treatment of dioxin contaminated in a very small amount and over a wide area, and there is a problem that the cost required for the decomposition treatment is generally high. In addition, there is a concern about the generation of secondary waste.
[0005]
On the other hand, attempts have been made to restore the environment by utilizing microorganisms having a high resolution for dioxins. This method has the advantages of low cost and low generation of secondary waste, and is attracting attention as a new environmental purification technology.
Regarding the microbial degradation of hard-to-degrade organic substances, Bumpus et al. Describe a case of decomposition of several kinds of organic substances by Phanerochaete chrysosporium, which is a white rot fungus having the resolution of lignin, which is a hard-to-degrade component of wood. It has been reported. Since this report, there have been reports examining the resolution of many refractory organic substances such as dioxins, mainly white rot fungi (Science, 228, p. 1434, 1985).
[0006]
Enzymes involved in lignin degradation include lignin peroxidase, manganese peroxidase and laccase. It has been found that these enzymes can cooperatively degrade dioxins due to their wide substrate specificity. For example, Valli et al. Decompose 2,7-dichlorodibenzo-p-dioxin (2,7-dichlorodibenzo-p-dioxin, hereafter sometimes abbreviated as 2,7-DCDD) by Fanelokaete chrysosporium. And the involvement of lignin peroxidase and manganese peroxidase produced by the bacteria in the degradation (J. Bacteriology, 174 (7), p. 2131, 1992).
[0007]
Furthermore, it has also been suggested that bacteria capable of producing enzymes involved in lignin degradation generally have the ability to degrade 2,7-DCDD (Paper and Pulp Engineering Co., 50 (12), p. 122). , 1996). In addition, a microorganism having a dioxin decomposability has been newly produced using a cell fusion technique (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-1978).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when dioxins are decomposed and removed using a dioxin-degrading microorganism or a dioxin-degrading enzyme produced by the microorganism, they are exhaustively applied to as many as 210 types of dioxins having different chemical structures. It is required to indicate the resolution.
However, the enzyme that decomposes dioxins differs depending on the type of microorganism that produces the enzyme. Therefore, they differ in the basic properties of the enzyme such as substrate specificity, activity or stability.
In addition, for individual dioxin-degrading enzymes, the resolution for each of 210 types of dioxins that are present is not uniform, and there is a difference in the degree of degradation, and enzymes having a wide range of resolution for dioxins are: At present, it has not been found yet.
In particular, the dioxin decomposability of known dioxin-decomposing bacteria mainly focuses on 2,7-DCDD, which is a relatively low-toxic dichlorine-substituted product. The resolving power of the substituted compound with four or more chlorine atoms was not sufficiently shown.
[0009]
A first object of the present invention is to newly provide a microorganism showing a wide range of resolution for various types of dioxins contained in wastes and the like.
Further, a second object is to provide a method for decomposing dioxin using the microorganism or an enzyme produced by the microorganism at low cost and with little generation of secondary waste.
Thus, the present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and have found a novel basidiomycete having lignin decomposability from decaying wood and surrounding soil, and have reached the present invention.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention according to claim 1 relates to a basidiomycete MT003 strain (FERM P-18171) having a dioxin decomposability.
The present invention according to claim 2 relates to a method for decomposing dioxin, which comprises causing the microorganism according to claim 1 or a dioxin degrading enzyme produced by the microorganism to act on dioxin contaminants.
The present invention according to claim 3 relates to the method for decomposing dioxin according to claim 2, wherein the dioxin contaminant is incinerated ash or soil.
The present invention according to claim 4 relates to the method for decomposing dioxin according to claim 3, wherein the incinerated ash is a highly alkaline incinerated ash having a pH of 10 or more.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A first aspect of the present invention is a basidiomycete MT003 strain (FERM P-18171) having dioxin decomposability. The fungus can be isolated from decayed wood and its surrounding soil using a known method for isolating fungi.
In particular, since this bacterium produces a group of enzymes involved in lignin degradation, for example, by using a medium for separating lignin-degrading microorganisms (Paper and Pulp Technical Co., 50 (12), p. 122, 1996), It can be relatively easily screened as a microorganism. That is, decayed wood pieces collected from the field are suspended in distilled water, and the suspension is appropriately diluted and used as a screening sample. This sample is spread on a separation medium described in the above literature, that is, an agar medium consisting of two layers containing Remazol brilliant blue R in the upper layer, and cultured at an appropriate temperature. Then, a strain capable of decolorizing the dye is regarded as a strain that produces an enzyme involved in lignin degradation, and the colony of the strain is smeared again on the two-layer agar medium, and cultured under the same conditions as described above. By repeating this operation, strains are isolated purely, and strains exhibiting good decolorization results are selected.
[0012]
The basidiomycete MT003 strain according to the present invention is a new species recognized as being classified as white-rot fungi belonging to the family Coriolaceae. That is, the present bacterium was identified by the method described below.
[0013]
According to the method reported by White et al. (PCR protocols, A guide to methods and applications, Academic Press, Inc., New York, pp 315-322, ribosomes of RNA strains of known gene sequences and known ribosomes of RNA strains of known strains). By searching for homology.
First, the MT003 strain is a gene region useful for classification according to the method described in the above-mentioned literature. The 8S ribosomal RNA gene and its nearby 622 base pair base sequence, the 1737 base pair base sequence corresponding to almost the entire length of the 18S ribosomal RNA gene, and the 603 base pair base sequence of the 28S ribosomal RNA gene 5 'end region were determined. The respective nucleotide sequences are shown in SEQ ID NOs: 1, 2, and 3 in the sequence listing.
[0014]
The base sequence of the MT003 strain was determined by the following method. First, freeze-dried cells of the MT003 strain were disrupted in liquid nitrogen, and DNA was extracted using a DNeasy Plant Mini Kit (QIAGEN). Using this DNA as a template, the target ribosomal RNA gene region was amplified by PCR (Polymerase chain reaction). At this time, 5. When amplifying the 8S ribosomal RNA gene region, the primers ITS4 and ITS5 described in the above-mentioned documents are used. For amplifying the 18S ribosomal RNA gene region, the same primers NS1 and NS8 are used. Similarly, PCR was performed using primers LROR and LR7. The amplification reaction of any of the ribosomal RNA gene regions was performed by using Ready-To-Go PCR Beads (Amersham Pharmacia Biotech), preparing four reaction solutions of 40 μmol of primer, 10 to 50 ng of DNA and 25 μl in total of distilled water using GeneAmp PCR. The reaction was performed on a System 9600 (Applied Biosystems). The temperature conditions were as follows: after holding at 96 ° C for 3 minutes, 30 cycles of 94 ° C (30 seconds)-55 ° C (30 seconds)-72 ° C (1 minute), and finally holding at 72 ° C for 4 minutes to terminate the reaction did.
[0015]
Each of the amplified target DNA fragments was subjected to a cycle sequencing reaction by a dye terminator (Dye terminator) method, and the base sequence was analyzed by a DNA sequencer (ABIPRISM 377 DNA Sequencer, Applied Biosystems). The reaction was carried out using ABI PRISM BigDye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit (Applied Biosystems) according to the company's protocol. In the cycle sequencing reaction of each ribosomal RNA gene region, primers and the like described in the above-mentioned literature were used. The base sequences obtained for each amplified fragment were ligated to obtain the target base sequence.
[0016]
For these nucleotide sequences, a homology search of the nucleotide sequences was performed from the GenBank registration data using a BLAST search provided by NCBI (National Center for Biotechnology Information) in the United States.
As a result, it was found that there was no registered strain having the same nucleotide sequence in any of the gene regions in the registered data.
However, 5. Regarding the 8S ribosomal RNA gene, the homology with the gene of Spongipellis directans was 91%, which was the highest in the registered data.
In addition, the 18S ribosomal RNA gene has the highest homology of 98% with Spongipellis unicolor, and in a neighboring binding phylogenetic tree created based on the base sequence of the 18S ribosomal RNA gene of the registered strain, The MT003 strain was found to form a lineage branch with Spongiperis unicolor. Regarding the 28S ribosomal RNA gene, data of the genus Spongipellis has not been registered, but in the above-described phylogenetic tree, Panus radis (Panus rudis), which is closest to Spongiperis unicolor and the registered strain, is not registered. ) Was found to be the highest at 95%.
[0017]
From the above results, it was found that the MT003 strain belongs to the genus Spongipellis of the family Coriolacea, or is a new strain related to the genus Spongipellis. To date, there has been no report that a strain belonging to the genus Spongiperis has the ability to decompose dioxin, and this was first discovered by the present inventors.
The MT003 strain has been deposited with the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, and has a deposit number of FERM P-18171.
The MT003 strain can be inoculated and stored in a commercially available synthetic medium suitable for growth of the present bacterium, for example, a slant prepared using a commercially available potato dextrose agar medium, and used for degradation of dioxins.
[0018]
In the present invention, the term "dioxins" refers to the above-mentioned 210 kinds of PCDD and PCDF. Among PCDDs and PCDFs, those which are particularly problematic are compounds having tetrachloride substitution or higher. In general, it is said that compounds having four or more substituted tetrachlorines are highly toxic and hardly decomposable.
When a specific compound is exemplified, tetrachlorodibenzo-p-dioxin (hereinafter sometimes abbreviated as TeCDD) and tetrachlorodibenzofuran (tetrachlorodibenzofuran; hereinafter, TeCDF) may be used as tetrachloride-substituted compounds. Pentachlorodibenzo-p-dioxin (hereinafter sometimes abbreviated as PeCDD) and pentachlorodibenzofuran (hereinafter sometimes abbreviated as PeCDD). , PeCDF in some cases.).
[0019]
In addition, hexachlorodibenzo-p-dioxin (hereinafter, may be abbreviated as HxCDD) or hexachlorodibenzofuran (hereinafter, may be abbreviated as HxCDF) may be used as a hexachlorine-substituted product. For example, heptachlorodibenzo-p-dioxin (hereinafter may be abbreviated to HpCDD) or heptachlorodibenzofuran (HpCDF may be abbreviated to heptachlorodibenzo-p-dioxin). Octachlorodibenzo-p-dioxin (octachlorodibenzo-p-dioxin). n, hereinafter may be abbreviated as OcCDD) and octachlorodibenzofuran (hereinafter sometimes abbreviated as OcCDF).
[0020]
Next, dioxin contaminants refer to ash and soil contaminated by the above-mentioned dioxins, specifically, incineration ash and fly ash discharged from refuse incinerators, etc. There are emissions from the refining combustion process and the chlorine bleaching process of paper, as well as soil contaminated by these. Among the incinerated ash containing dioxins, there are highly alkaline ones having a pH of 10 or more, particularly 12 to 13. The method of treating microorganisms on such incinerated ash itself to treat dioxins is known as this. According to the present invention, such incineration ash can be treated to decompose and remove dioxins, though not reported so far.
[0021]
Next, a method of decomposing dioxin by causing a microorganism having dioxin decomposability or a dioxin degrading enzyme produced by the microorganism to act on a dioxin contaminant, which is the second invention, will be described.
For the degradation of dioxins, the MT003 strain itself or a dioxin-degrading enzyme produced by the present bacterium is used.
The decomposition of dioxins according to the present invention can be carried out by applying a known method using a microorganism or an enzyme that produces the microorganism. For example, an MT003 strain or a dioxin degrading enzyme produced by the present bacterium is allowed to act on a target containing dioxin contaminants such as incineration ash and soil. More specifically, a nutrient source suitable for the growth of the MT003 strain is added to the dioxin contaminant to be purified, and the MT003 strain is added to the nutrient or a condition suitable for the expression of the enzyme action is added. This is performed by adjusting the temperature (temperature, pH, etc.) and adding the enzyme thereto. The decomposition rate of dioxins can be further increased by changing the type and amount of the nutrient source or by appropriately changing conditions such as temperature, humidity, and pH of the object to be treated during treatment with microorganisms or enzymes. is there.
[0022]
According to the present invention, a dioxin-contaminating microorganism can be decomposed and purified by directly acting on a dioxin contaminant or by applying a dioxin degrading enzyme produced by the microorganism to a dioxin contaminant. . In addition, the MT003 strain according to the present invention has the ability to degrade various types of dioxins, and can also decompose dioxins which are more toxic and harder to decompose than tetrachloride-substituted products. Further, the method of the present invention is lower in cost than the conventional method and generates less secondary waste.
[0023]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.
Example 1 (Isolation of MT003 strain)
In order to isolate a microorganism having a dioxin-degrading ability, the microorganism was separated using a medium for separating lignin-degrading microorganisms (Paper and Pulp Engineering Co., Ltd., 50 (12), p122, 1996). First, decayed wood pieces collected from the field were suspended in sterilized distilled water, and this suspension was used as a sample.
This sample was spread on a medium for separating lignin-degrading microorganisms, that is, an agar medium consisting of two layers containing Remazol brilliant blue R in the upper layer, and cultured at 25 ° C. A colony of the strain from which the pigment was decolorized was picked, smeared on a newly prepared agar medium consisting of the two layers in the same manner, and cultured at 25 ° C. repeatedly, whereby a strain showing lignin degradability was purely isolated. Released.
[0024]
The isolated strain was prepared using a potato dextrose agar medium (per liter, 4.0 g of potato leachate powder, 20.0 g of glucose, 15.0 g of agar, pH 6.0) (manufactured by Nissui Pharmaceutical). (Slope) and cultured at 25 ° C. After confirming the growth of the cells, the slant was stored at 4 ° C.
In this way, a strain showing good decolorization results was isolated. This strain forms white flocculent colonies by culturing on a potato dextrose agar plate medium at 25 ° C. for 5 to 10 days. This bacterium was recognized as a new species belonging to the basidiomycete having the above-mentioned characteristics, and was named MT003 strain.
[0025]
Example 2 (Identification of MT003 strain)
The MT003 strain isolated in Example 1 was identified. The bacterium was identified according to the method reported by White et al. (PCR protocols, a guide to methods and applications, Academic Press, Inc., New York, pp 315-322, 1990) and the ribosome of the MT003 strain of the ribosome of the MT003 gene. The search was performed by searching for homology between the nucleotide sequence and the gene of a known strain.
First, the MT003 strain, which is a useful gene region for classification, The base sequence of 622 base pairs of the 8S ribosomal RNA gene and its vicinity, the base sequence of 1737 base pairs corresponding to almost the entire length of the 18S ribosomal RNA gene, and the base sequence of 603 base pairs of the 5 'end region of the 28S ribosomal RNA gene were determined. .
[0026]
The determination of these nucleotide sequences was performed by the method described above. That is, freeze-dried cells of the MT003 strain were disrupted in liquid nitrogen, and DNA was extracted using a DNeasy Plant Mini Kit (QIAGEN). Using this DNA as a template, the target ribosomal RNA gene region was amplified by PCR (Polymerase chain reaction). At this time, 5. When amplifying the 8S ribosomal RNA gene region, the primers ITS4 and ITS5 described in the above-mentioned documents are used. For amplifying the 18S ribosomal RNA gene region, the same primers NS1 and NS8 are used. Similarly, PCR was performed using primers LROR and LR7. The amplification reaction of any of the ribosomal RNA gene regions was performed by using Ready-To-Go PCR Beads (Amersham Pharmacia Biotech), preparing four reaction solutions of 40 μmol of primer, 10 to 50 ng of DNA and 25 μl in total of distilled water using GeneAmp PCR. The reaction was performed on a System 9600 (Applied Biosystems). The temperature conditions were as follows: after holding at 96 ° C for 3 minutes, 30 cycles of 94 ° C (30 seconds)-55 ° C (30 seconds)-72 ° C (1 minute), and finally holding at 72 ° C for 4 minutes to terminate the reaction did.
[0027]
Each of the amplified target DNA fragments was subjected to a cycle sequencing reaction by a dye terminator (Dye terminator) method, and the base sequence was analyzed by a DNA sequencer (ABIPRISM 377 DNA Sequencer, Applied Biosystems). The reaction was carried out using ABI PRISM BigDye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit (Applied Biosystems) according to the company's protocol. In the cycle sequencing reaction of each ribosomal RNA gene region, primers and the like described in the above-mentioned literature were used. The base sequences obtained for each amplified fragment were ligated to obtain the target base sequence.
The nucleotide sequence of the 5.8S ribosomal RNA gene of the MT003 strain is shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, the nucleotide sequence of 1737 nucleotides on the 3 'side of the 18S ribosomal RNA gene is shown in SEQ ID NO: 2, and the vicinity of the 5' side of the 28S ribosomal RNA gene 603 Base configuration of base Column Are described in SEQ ID NO: 3, respectively. In addition, in the base sequence of sequence number 1 of a sequence table, the 33rd-221st base sequence is Internal Transscribed Spacer-1 (ITS-1), and the 383rd-586th base sequence is Internal Transscribed Spacer-2 (ITS-2). ).
[0028]
For these nucleotide sequences, a homology search of the nucleotide sequences was performed from the GenBank registration data using a BLAST search provided by NCBI (National Center for Biotechnology Information) in the United States.
As a result, in the registered data, there was no registered strain having the same nucleotide sequence in any gene region.
However, 5. Regarding the 8S ribosomal RNA gene, the homology with the gene of Spongeperis directans was 91%, which was the highest in the registered data. The 18S ribosomal RNA gene has the highest homology of 98% to Spongiperis unicolor, and the MT003 strain was found to be Spongiperis unicolor in a neighboring phylogenetic tree created based on the base sequence of the 18S ribosomal RNA gene of the registered strain. It was clarified to form a unicolor and a branch.
As for the 28S ribosomal RNA gene, spongiperis genus data was not registered, so it was not possible to search for homology, but it is the closest relative to Spongiperis unicolor and the registered strains in the phylogenetic tree. The homology with Panas ladis was found to be the highest at 95%.
[0029]
From the above results, it was found that the MT003 strain is a bacterium contained in or belonging to the genus Spongiperis of the family Asteraceae, and is a closely related bacterium, and is a new strain. The fact that strains belonging to the genus Spongiperis have the ability to decompose dioxins has not been reported before, and has been found for the first time by the present inventors. The MT003 strain has been deposited with the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, and has a deposit number of FERM P-18171.
[0030]
Example 3 (Production test of lignin-degrading enzyme of MT003 strain)
The lignin-degrading enzyme productivity of the MT003 strain was evaluated by the following method. First, the MT003 strain was collected from the slant stored at 4 ° C., inoculated on a newly prepared potato dextrose agar medium, and cultured at 25 ° C. for 7 days. Next, the cultured cells of one platinum loop were inoculated into 60 ml of a filter-sterilized liquid medium placed in an autoclave-sterilized 300 ml Erlenmeyer flask, and cultured at 25 ° C. for a predetermined period of time. The composition of the liquid medium was 10 g of glucose, 10 g of polypeptone, and 1 g of potassium dihydrogen phosphate per liter. 5 g, magnesium sulfate heptahydrate 0. 5 g, copper sulfate pentahydrate 16 mg and thiamine hydrochloride 2 mg. 6 and used.
The lignin peroxidase, manganese peroxidase and laccase activities in this culture solution were examined daily by the following known measurement methods.
[0031]
Lignin peroxidase activity was measured by a method using veratryl alcohol and hydrogen peroxide as enzyme substrates (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, p. 2280-2284, 1983). That is, a solution containing veratryl alcohol (0.4 mM), sodium tartrate (0.1 M, pH 3), and a surfactant (Tween 80, 0.1%) was placed in a cell for measuring absorbance, and further subjected to peroxidation. After adding hydrogen water (0.1 mM), 50 μL of the enzyme was added to carry out the reaction. The reaction was performed at 37 ° C., and the change in absorbance at 310 nm was measured using a spectrophotometer.
The manganese peroxidase activity was measured by a method using divalent manganese ion and hydrogen peroxide as a substrate for the enzyme (Appl. Environ. Microbiol., 57, p2240-2245, 1991). That is, sodium malonate (50 mM), manganese sulfate (0.2 mM), aqueous hydrogen peroxide (0.1 mM) and distilled water were sequentially placed in a cell for measuring absorbance, and 100 μL of the enzyme was added to react. The reaction was performed at 30 ° C., and the change in absorbance at 270 nm was measured using a spectrophotometer.
Laccase activity was measured by a method using syringaldazine as a substrate for the enzyme (Microb. Technol., 3, p. 55-58, 1981). That is, 2-morpholinoethanesulfonic acid-sodium hydroxide buffer solution (0.037 M, pH 5.3), distilled water, and syringaldazine / ethanol solution (0.008 mM) were put into a cell for measuring absorbance, and finally the enzyme was 20 μL was added for reaction. The reaction was performed at 30 ° C., and the change in absorbance at 527 nm was measured using a spectrophotometer.
As a result, it was found that the MT003 strain produced all of the above three types of enzymes involved in lignin degradation extracellularly.
[0032]
Example 4
(1) Test method for dioxin degradation of MT003 strain
The dioxin degrading ability of the MT003 strain was evaluated by allowing the fungus to act on incinerated fly ash and measuring the decomposition rate of dioxins in the ash.
As a dioxin degradability test medium, a mixture of 420 g of sawdust, 60 g of rice bran, and 240 ml of distilled water was used. The mixture was placed in a 6-liter stainless steel container, sterilized in an autoclave (121 ° C., 20 minutes), and then dispersed. Used for ash treatment test.
[0033]
First, one platinum loop of the MT003 strain collected from the stock slant was inoculated into a medium (total amount: 20 g) having the same composition as the above-described dioxin degradation test medium, and precultured at 25 ° C. for 7 days to perform precultured cells. Got. The pre-cultured cells were inoculated on a dioxin degradation test medium in the stainless steel container. This was cultured at 25 ° C. for 14 days, and 120 g of incinerated fly ash whose particle size was adjusted by a sieve was added and mixed well.
After mixing the incinerated fly ash, the mixture was further statically cultured at 25 ° C. for 15 days. As a sample for dioxin analysis, 100 g was weighed immediately after mixing fly ash (day 0) and after culturing for 15 days.
[0034]
(2) Dioxin analysis method
The analysis of dioxin in the sample in (1) above is based on the method described in "Manual for Standard Measurement and Analysis of Dioxins in Waste Disposal" (February 1997) by the Environment Improvement Division, Water Environment Department, Ministry of Health and Welfare. I went. That is, the sample was suspended in 2 mol / L hydrochloric acid, stirred, and filtered. The solid content was washed with water sufficiently washed with hexane (hexane washing water), replaced with methanol, and air-dried. This solid was subjected to Soxhlet extraction with toluene for 20 hours, and the extract was dehydrated with anhydrous sodium sulfate.
[0035]
On the other hand, the filtrate, the washing solution with hexane washing water and the methanol washing solution were subjected to liquid-liquid shaking extraction twice with dichloromethane, and the dichloromethane phase was dehydrated with anhydrous sodium sulfate. The Soxhlet extract and the dichloromethane extract were combined, filtered, and concentrated to 10 mL. Of these, 5 mL was taken and the internal standard was added. Thereafter, the resultant was concentrated and subjected to the following cleanup treatment. That is, the mixture was subjected to multilayer silica gel column chromatography comprising 4 layers of 3 g of silver nitrate silica gel / 0.5 g of silica gel / 4.5 g of sulfuric acid silica gel / 0.5 g of silica gel, and eluted with n-hexane. The eluate was further applied to a column of alumina (6 g), the eluate of n-hexane was discarded beforehand, and dioxins were eluted with n-hexane containing 50% dichloromethane. Further, the eluate was applied to a column of silica gel (0.95 g) embedded in activated carbon, the eluate of 25% dichloromethane-containing n-hexane was discarded beforehand, and dioxins were eluted with toluene. The eluate was concentrated, and a syringe spike was added to obtain a sample for gas chromatography / mass spectrometry. The gas chromatograph mass spectrometry was performed under the following analysis conditions, and dioxin was detected by a selective ion monitoring detection method (SIM detection method).
[0036]
Figure 0003550099
[0037]
Figure 0003550099
[0038]
In gas chromatography, in the analysis of tetrachlorine-substituted products (TeCDD and TeCDF), pentachlorine-substituted products (PeCDD and PeCDF) and hexachlorine-substituted products (HxCDD and HxCDF), separation conditions A, heptachlorine-substituted products (HpCDD and For the analysis of HpCDF) and octachlorine-substituted products (OcCDD and OcCDF), analysis was performed by applying separation condition B.
From the obtained analytical values, the concentration of all tetrachlorinated, pentachlorinated, hexachlorinated, heptachlorinated and octachlorinated dioxins in the dioxins contained in the sample was calculated according to the manual. did.
[0039]
Table 1 shows the concentrations of the dioxin homologues in the fly ash treatment test samples and their decomposition rates, and Table 2 shows the dioxin with the toxic equivalent coefficient (WHO, 1998) in the fly ash treatment test samples. The toxic equivalents of the isomers and the results of their degradation rates are shown respectively. In addition, TEQ (Toxic Equipments) in the table indicates a toxic equivalent, and is a total obtained by converting the toxicity of each isomer of dioxins into 2, 3, 7, 8-TeCDD.
[0040]
[Table 1]
Table 1
Figure 0003550099
[0041]
As is clear from Table 1, the basidiomycete MT003 strain of the present invention acts on incinerated fly ash, which is a dioxin contaminant, to decompose and purify dioxins contained in the fly ash. In particular, it was revealed that TeCDD, which has the highest toxicity, was decomposed at a high rate of 48%, and TeCDF was decomposed at a high rate of 47%.
In general, dioxin is known to be less susceptible to decomposition with an increase in the number of substituted chlorine atoms, but according to the method of the present invention, tetrachloride, pentachloride, hexachloride, The MT003 strain has a sufficient decomposition rate with respect to the heptachlorine-substituted and octachlorine-substituted products, and also has a high MT003 strain with respect to the tetrachlorine-substituted, pentachlorine-substituted and hexachlorine-substituted products which are considered to be highly toxic. It was shown to have resolution.
[0042]
[Table 2]
Table 2
Figure 0003550099
[0043]
Table 2 compares the concentrations of dioxin isomers having a toxic equivalent coefficient among the dioxins in the fly ash treatment test samples. As is clear from this table, the MT003 strain exhibits a degradation rate of 35 to 52% with respect to tetrachlorine-substituted, pentachlorine-substituted, and hexachlorine-substituted products having a high toxicity equivalent coefficient, and has a high resolution for these. Have. On the other hand, it was found that this bacterium also had the ability to degrade heptachloride and octachloride.
[0044]
【The invention's effect】
The basidiomycete MT003 strain of the present invention is a novel microorganism belonging to the genus Spongiperis, belonging to the genus Spongiperis, and is capable of decomposing dioxins that are highly toxic and difficult to decompose. In particular, it has a wide range of resolution not only for highly toxic tetrachloride-substituted products but also for many substituted products with 4 to 8 chlorine atoms.
Therefore, by causing the microorganism itself or a lignin-degrading enzyme produced by the microorganism to act on incinerated ash or soil contaminated with dioxin, these contaminants can be rendered harmless and contribute to environmental purification.
Further, the method of the present invention has a feature that the decomposition of dioxin can be carried out at low cost, and the generation of secondary waste is small.
[0045]
[Sequence list]
Figure 0003550099
Figure 0003550099
Figure 0003550099
Figure 0003550099

Claims (4)

ダイオキシン分解能を有する担子菌 MT003株(FERM
P−18171)。
Basidiomycete MT003 strain (FERM) having dioxin resolution
P-18171).
請求項1記載の微生物もしくは当該微生物の産生するダイオキシン分解酵素を、ダイオキシン汚染物に作用させることを特徴とするダイオキシンの分解方法。A method for decomposing dioxin, which comprises causing the microorganism according to claim 1 or a dioxin degrading enzyme produced by the microorganism to act on dioxin contaminants. ダイオキシン汚染物が、焼却灰又は土壌であることを特徴とする請求項2記載のダイオキシンの分解方法。3. The method for decomposing dioxin according to claim 2, wherein the dioxin contaminant is incinerated ash or soil. 焼却灰が、pH10以上の高アルカリ性の焼却灰である請求項3記載のダイオキシンの分解方法。4. The method for decomposing dioxin according to claim 3, wherein the incinerated ash is a highly alkaline incinerated ash having a pH of 10 or more.
JP2001056243A 2001-03-01 2001-03-01 Novel microorganism having dioxin decomposability and dioxin decomposition method Expired - Fee Related JP3550099B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001056243A JP3550099B2 (en) 2001-03-01 2001-03-01 Novel microorganism having dioxin decomposability and dioxin decomposition method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001056243A JP3550099B2 (en) 2001-03-01 2001-03-01 Novel microorganism having dioxin decomposability and dioxin decomposition method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002253208A JP2002253208A (en) 2002-09-10
JP3550099B2 true JP3550099B2 (en) 2004-08-04

Family

ID=18916294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001056243A Expired - Fee Related JP3550099B2 (en) 2001-03-01 2001-03-01 Novel microorganism having dioxin decomposability and dioxin decomposition method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3550099B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002253208A (en) 2002-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dao et al. Screening white-rot fungi for bioremediation potential of 2, 3, 7, 8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin
D'annibale et al. Role of autochthonous filamentous fungi in bioremediation of a soil historically contaminated with aromatic hydrocarbons
Lalnunhlimi et al. Decolorization of azo dyes (Direct Blue 151 and Direct Red 31) by moderately alkaliphilic bacterial consortium
US7214509B2 (en) Methods and compositions for degradation of nitroaromatic and nitramine pollutants
Chen et al. Isolation of nicotine-degrading bacterium Pseudomonas sp. Nic22, and its potential application in tobacco processing
Wu et al. Engineering artificial microbial consortia based on division of labor promoted simultaneous removal of Cr (VI)-atrazine combined pollution
JP4801052B2 (en) Bacterial community NBC2000 and method for biological treatment of environmental hormones using the same
Marecik et al. Atrazine degradation by aerobic microorganisms isolated from the rhizosphere of sweet flag (Acorus calamus L.)
Singh et al. Isolation of functional ligninolytic Bacillus aryabhattai from paper mill sludge and its lignin degradation potential
EP1210407B1 (en) Bacterial consortium ebc1000 and a method using the bacterial consortium ebc1000 for remedying biologically recalcitrant toxic chemicals contained in industrial wastewater, waste materials and soils
Ariffin et al. Biodegradation of methylene blue by bacteria strains isolated from contaminated soil
Dey et al. Studies on biodegradation of 4-chlorophenol and 4-nitrophenol by isolated pure cultures
Gautam et al. Evaluation of pentachlorophenol-degrading potentiality of Pseudomonas sp. in a soil microcosm
JP3550099B2 (en) Novel microorganism having dioxin decomposability and dioxin decomposition method
Zhen et al. Biodegradation of PAHs by Trametes hirsuta zlh237 and effect of bioaugmentation on PAHs-contaminated soil
US6653119B1 (en) White rot fungi and method for decomposing dioxins using them
Verma et al. Decolorization and degradation of kraft lignin discharged from pulp and paper mill industry by axenic and co-culture of Bacillus sp.
MEITINIARTI et al. Isolation and identification of Cr-resistant bacteria from the rhizosphere of Tagetes sp. and their ability to reduce Cr (VI).
JP3546888B2 (en) New microorganisms and environmental purification methods using them
JP2004089930A (en) Composition for decomposition of hardly decomposable organic substances such as dioxin and decomposition method thereof
JP5352850B2 (en) Novel microorganisms that degrade amino-s-triazine compounds
JP2005034057A (en) Method for producing lignin-degrading enzyme and method for degrading dioxins
Colores et al. Colonization of contaminated soil by an introduced bacterium: effects of initial pentachlorophenol levels on the survival of Sphingomonas chlorophenolica strain RA2
Huy et al. Degradation of 2, 3, 7, 8-TCDD by a consortium of bacterial strains isolated from heavil herbicide/Dioxin contaminated soil in Bienhoa airbase
KR102652220B1 (en) Novel Shinella granuli CK-4 strain with high capability of 1,4-dioxane decomposition and method for treating 1,4-dioxane-containing wastewater using the same

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040330

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040422

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080430

Year of fee payment: 4

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090430

Year of fee payment: 5

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090430

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100430

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees