遺伝子の細菌間伝達原理による難分解性有機物の生分解能の増幅に関する基礎研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750867
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: けい 新会 東京工業大学, 生命理工学部, 助手 (10242306)
• Keywords: 難分解性有機物 / 微生物分解 / 分解遺伝子 / 遺伝子水平伝達 / 生物発光 / 生分解能増幅

Research Abstract

水域や土壌の汚染源である難分解性物質の処理に対する生物化学的方法の開発が期待されている。しかし,一般的にはこれらの物質の処理過程で分解能を持たない微生物が淘汰されるため,処理効率の低下が問題となる。一方、多くの難分解性有機物の生物分解にプラスミド遺伝子が関与し、接合伝達により他の微生物に移動することが知られている。このプラスミドの水平伝達現象を利用して、多種の微生物に難分解性有機物の分解能力を付与させことができれば、効率的処理プロセスの構築が可能となる。本研究では,微生物間の遺伝子レベルの相互作用に基づく難分解性有機質の高度な処理技術の構築を最終目標として,生物発光原理を利用して生物発光マーカー遺伝子を導入した難分解性物質の分解プラスミドを構築することにより,微生物分解過程におけるプラスミドの細菌間伝達過程を定量的に検討し,その影響因子を解析することを目的としている。
本年度において、まず、異種細菌間の遺伝子伝達を検討するために、P.putidaからE.coliへのTOLプラスミドの水平伝達過程に及ぼす培養条件の影響を検討した。PCR法により接合体E.Coli中にTOLプラスミドが確認でき、プラスミドはP.putidaからE.coliへ伝達したことが示された。この異種細菌間でのプラスミドの伝達頻度を向上させるには、細菌間の十分な接触ができること、高い細胞濃度及び高い増殖活性を持つことが必要なことが明らかになった。また、得られた接合体は選択圧の存在下でTOLプラスミド遺伝子をドナー細胞と同様に安定的に保持できることがわかった。これらの結果から、実際の環境では、同種のみではなく異種細菌間での遺伝子伝達も効率的に行わせることが可能であり、それによって難分解性有機質の分解能が増幅できることが示された。
次に、生物発光測定によってTOLプラスミドの細菌間伝達過程を解析するために、細菌由来のルシフェラーゼ遺伝子(lux)をP.putidaの染色体に入れることができた。P.putida(lux)が長期間の培養にわたって基質としてのm^-トルイル酸の分解に伴って安定的に発光できることがわかった。

Research Products

• [Publications] X.-H.Xing et al.: "Pseudomonas putidaとEscherichia coli混合培養におけるTOLプラスミドの水平伝達への培養条件の影響" 第13回日本微生物生態学会講演要旨集. (1997)
• [Publications] X.-H.Xing et al.: "Horizontal transfer kinetics of TOL plasmid in a mixed culture of Pseudomonas putida and Escherichia coli" 化学工学第30回秋季大会研究発表講演要旨集. 298 (1997)
• [Publications] X.-H.Xing, E.M.Zayat, Y.Tanji and H.Unno: "Novel analysis of plasmid stability using bioluminescence detection technique" Proceedings of YABEC'97 (Frontiers in Bioprocess Engineering). 109 (1997)
• [Publications] X.-H.Xing, T.Yoshino, Y.Tanji and H.Unno: "Analysis of horizontal gene transfer in a mixed bacterial culture for effective biodegradation of xenobiotic chemicals" Proceedings of APBioCHEC'97. 2. 1099-1102 (1997)