木材分解酵素の大量生産法を切り拓く腐朽菌の菌糸塊形成機構の解明
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22K05763
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 40020:Wood science-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
河内 護之 京都大学, 農学研究科, 特定准教授 (70771294)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 菌糸塊 / ヒラタケ / Pleurotus ostreatus / 担子菌 / 酵素生産 / 木材分解酵素 / 高密度培養 / 細胞壁 / 腐朽菌 |
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| Outline of Research at the Start |
これまでに、ゲノム情報、遺伝子組換え技術が最も整備された白色腐朽菌であるヒラタケPleurotus ostreatusをモデルに、細胞壁研究に取り組んできた。その中で、細胞壁合成遺伝子の制御に関与することが推測される、タンパク質リン酸化酵素遺伝子Xを破壊すると菌糸塊が分散することを突き止めた。しかしながら遺伝子Xの破壊により、なぜ菌糸塊が分散するのか、そのメカニズムは不明である。したがって本課題では、1. 遺伝子Xの破壊により引き起こされる細胞壁構造の変化、2. 遺伝子X破壊が細胞壁合成制御に与える影響、特にこの2点を中心に解析し、白色腐朽菌の菌糸塊形成機構を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は昨年度単離した、形質の安定した菌糸塊分散株を用いて、本菌株の諸性質を解析した。菌糸塊分散株を用いて液体培養を実施した結果、野生株と比較し目視でも分かるほどの非常に高い菌糸分散性が確認された。菌体を回収し光学顕微鏡による観察を行った結果、菌糸塊分散株ではごく小さな菌糸塊様の形成しか見られなかった。そこで、動的光散乱法により、野生株と菌糸塊分散株の菌糸塊サイズの分布を調べたところ、菌糸塊の大多数のサイズが分散株で野生株の100分の1程度になっていることが明らかとなった。寒天培地上での生育は野生株と比較し顕著に遅い一方で、液体培養では菌糸塊分散株は成長が早く、培養48 時間から差がみられ、120 時間におけるバイオマス量は野生株に比べ約2倍であった。 走査型及び透過型電子顕微鏡による観察では、菌糸塊分散株では菌糸が細く細胞壁が薄くなっている様子がみられた。そこで、菌糸の細胞壁構造の変化をさらに解析するために、細胞壁多糖の多重染色試験を行ったところ、βグルカンの検出量に明らかな低下がみられた。これらの結果は菌糸塊分散株では、改変遺伝子が菌糸の細胞壁構造に影響を及ぼすことを示しており、分散性向上の要因となったと考えられる。更なる菌糸塊分散株の特性評価を行うため、薬剤耐性試験を行ったところ、細胞壁合成阻害剤に対する耐性の変化は少なかった一方、酸化ストレス耐性が低いという興味深い表現型が明らかとなった。以上の解析により、菌糸塊分散株の細胞壁を中心とした諸性質の変化について評価が完了した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定通り、本課題の主目的である菌糸塊分散株の諸性質の評価を完了した。また、RNAの取得も完了し、次年度のトランスクリプトーム解析に向けた準備についても本年度完了した。
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| Strategy for Future Research Activity |
菌糸塊分散株からRNAの抽出を既に解析し、現在RNAseqを実施中である。次年度は得られたデータの詳細な解析を実施し、菌糸塊分散株ではどのような遺伝子発現の変化が見られるのかを、細胞壁合成を中心に解析を実施する。また、可能であれば菌糸塊分散の原因と考えられる下流遺伝子の同定も進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
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[Presentation] Unique cell wall structure of basidiomycete focused on α-1,3-glucan in Pleurotus ostreatus2023
Author(s)
Moriyuki Kawauchi, Yoshinori Nawa, Yuitsu Otsuka, Kenya Tsuji, Yuki Terauchi, Akira Yoshimi, Chihiro Tanaka, Keietsu Abe, Osamu Shirota, Shigekazu Yano, Takehito Nakazawa, Masahiro Sakamoto, Yoichi Honda
Organizer
European Conference on Fungal Genetics
Related Report
Int'l Joint Research
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