サルのお腹は世界を救う～葉食いザルからの植物バイオマス分解微生物の取得と応用～

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K08118
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 相澤 朋子 日本大学, 生物資源科学部, 助教 (60398849)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浦井 誠 東京農業大学, 生命科学部, 准教授 (20398853) ; 金澤 朋子 日本大学, 生物資源科学部, 助手 (20748470)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: バイオマス / 動物 / 微生物

Outline of Annual Research Achievements

石油や石炭、天然ガスといった化石エネルギー資源の消費量削減は今や世界的な課題となっている。この消費量削減に役立つと期待されているのが、植物性バイオマスを原料にしたエタノール生産などのエネルギー変換技術である。しかし、トウモロコシなどに含まれるデンプンと異なり、草本・木本性バイオマスに多く含まれるセルロースやヘミセルロースなどは粉砕などの物理的処理に加え、酸やアルカリなどによる前処理なしでは糖化効率が低く、非食用植物のバイオマスを利用したエタノール生産には糖化工程の高効率化が重要とされている。
そこで本研究では、葉食いザル（アカアシドゥクラングール, Red-shanked Douc Langur）のもつ微生物群集構造を解析することで、新たな木質系バイオマス分解微生物の取得と応用、さらには絶滅危惧種である同サルの健康管理に有益な知見を得ることを目指している。
アカアシドゥクラングールのもつ微生物群集構造を解析することで、新たな木質系バイオマス分解微生物の取得と応用、さらには絶滅危惧種である同サルの健康管理に有益な知見を得ることを目指し、以下に示す研究課題に取り組んだ。まず、アカアシドゥクラングールが最も活発に葉を摂食する5－7月に採取する試料を主な単離源として用い、微生物の単離を行った。同時に、アカアシドゥクラングール糞便中に存在する菌相を解析するために、DNA抽出・PCRなどを行った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

アカアシドゥクラングールが最も活発に葉を摂食する5－7月に採取する試料を主な単離源として用い、同サルが食べている葉の供与を受け、凍結乾燥後に粉砕し、炭素源として用いた。さらに草本、木本系植物混合バイオマスを炭素源として加えた培地も用いて単離を試みた結果、約500株が得られている。これらのなかから、バイオマス分解酵素活性をもつ微生物を効率的に選抜するために、以下に示す色素結合セルロース、色素結合ヘミセルロースを炭素源として用いてセルラーゼ、ヘミセルラーゼ活性の有無を判定し、一次選抜を行った。
色素標識された基質であるAZCL-Arabinoxylan、AZCL- ß-Glucan、AZCL-HE (2-Hydroxyethyl)-Cellulose、AZCL-Xylan、AZCL-Galactomannan、AZCL-Xyloglucanの6種類をそれぞれ基質として5 mg / L、微栄養素としてyeast extract、bacto soytoneおよびMgSO4を0.5 g / L、K2HPO4、およびK2SO4を0.1 g / L、(NH4)2SO4を3.0 g / L、CaCl2を0.05 g / L加えた培地を作成した。この培地をディープウェルプレートに分注し、アカアシドゥクラングール由来の単離菌株を加えて35 ℃で48時間反応させた。反応後に、基質の分解によってその上清に遊離生成した青色の色素を指標に、セルラーゼあるいはヘミセルラーゼ活性の有無の判定を行った。現在培養を繰り返し、約80株程度まで菌株を選抜しているが、既報と比較して特に活性の高い菌株は得られていない。

Strategy for Future Research Activity

牛と異なり単胃であるサルは、テングザルなど一部を除き反芻は確認されていない。アカアシドゥクラングールが反芻なしで十分な栄養を吸収するためにも、腸管内に強力な木質系バイオマス分解菌が存在し、葉の消化を補助している可能性がある。体調不良の原因については、食餌の葉の変化と消化管内の微生物の種類が適合するのに時間がかかるため、適切なバイオマス分解酵素が腸管内で生産されないことによる「胃腸のもたれ」である可能性もあるが、サルの腸管内微生物群集構造（菌相）と体調変化に関する報告は殆どない。現在単離、選抜している微生物の種類を検討することにより、アカアシドゥクラングールは多様な葉に適応して菌相を変化させる事が出来るのか、多様な糖化酵素をもつ微生物群をもっているか否かが判ってくるだろう。
今後は、16S rDNAのV3領域を用いたPCR-DGGE法により、糞便内微生物群集構造の変動の解析と微生物種の同定を行う予定。微生物群集構造の変動と、餌の葉の種類や季節の違い、行動観察記録を複合的に考察し、食餌や季節と菌相の変動に相関があるかどうか検討する。

Causes of Carryover

分担研究者による物品費の購入で28円分の端数が出たため、翌年に繰越し、同金額を次年度の物品費に使用する予定。