2017 Fiscal Year Annual Research Report
Microbial cultivation of uncultivated by development of an innovative method
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17F17098
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
青井 議輝 広島大学, 先端物質科学研究科, 准教授 (40386636)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
JUNG DAWOON 広島大学, 先端物質科学研究科, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2019-03-31
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| Keywords | マイクロ・ナノデバイス / 環境微生物 / 分離培養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【１. 目的と概要】 本研究の目的は、実環境中に設置するだけで「自動的に分離株を獲得し、その場で増殖させる」という新しいコンセプトに基づく、究極的な分離培養手法を開発すること。そして、海洋性カイメンに 生息する未培養微生物の網羅的な獲得・培養化し、それを従来法と比較評価する。さらに、環境科学的に重要であるもののいまだ分離株が存在しない未培養微生物アナモックス微生物の世界初の純粋菌株の獲得である。特に本年度は、培養デバイスの開発と海洋性カイメンに生息する未培養微生物の獲得・培養化について検討した。
【２. 培養デバイスの開発】（2.1）デバイスの構造およびその作成について：本研究で 開発および効果を実証するデバイスは、培地が充填されている培養チャンバーとそこから外部につながる細い管によって構成されている。この構造により複数の種類の微生物が自動的に分離されてチャンバー内では単一種類のみ増殖することができる。本培養デバイスの作成のために、まずPDMSを用いて培養チャンバー部位を作成し、次にシリコンウエハー上に形成したナノ構造の上にプラズマを用いて接合して作成するという手順を確立した。（2.2）デバイスを用いた培養方法の確立について：まず、作成したデバイスを用いた培養操作方法を確立することに成功した。大腸菌をモデル微生物として用いて検証したところ、想定通りのメカニズムにしたがって培養チャンバー内で増殖を確認した。
【3. 原位置で培養する手法（in situ培養）の実証】 次に、「海洋性カイメンを対象と した未培養微生物の獲得」を目的に、カイメンの内部で培養可能な手法（上記デバイスおよびin situ培養デバイス）を構築し培養手法を確立した。実際に、カイメン内の微生物を植菌して培養を行い、寒天平板培養法で獲得できる微生物種との違いを評価したところ、新規性の高い微生物種が多く獲得できることが判明した。
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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
全体的にはおおむね計画通りに進捗しているが、分離培養デバイスの確立の項目において大腸菌を用いた培養には成功しているが、複数菌株からの分離性能をさらに向上させる工夫を行う必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究の全体計画は以下の内容（項目）から構成されている、１）実環境中に設置するだけで「自動的に分離株を獲得し、その場で増殖させる」ことを実現可能な新規培養手法（培養デバイス）の開発。２）海洋性カイメンに生息する未培養微生物の網羅的な獲得・培養化と、生理活性物質の探索へ応用。３）嫌気的アンモニア酸化細菌（アナモックス）の世界初の純粋菌株の獲得（チャレンジングな課題として敢えて設定）。
そのうち項目１）、２）の一部はH29年度で実施した。今後は項目３）を開始することを計画しているが、同時に、項目１）および項目２）も同時並行的に引き続き検討を続ける。特に、項目1）のデバイスの開発に関しては、純菌株を獲得するための新たな工夫を加える必要性がある。また、カイメンに限らず他の環境サンプルを用いることも今後の方針として新たに加える予定である。項目２に関しては、項目１）の手法だけでなく他の手法も幅広く検討する。アナモックスの分離培養については、すでに集積培養系が立ち上がっているため、新規分離培養手法が確立し次第、そのサンプルを用いて実際にアナモックスの分離培養を試行する。
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