2018 Fiscal Year Research-status Report
Creation of new biodegradability controlled plastics based on the degradation mechanism
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17K00619
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大井 俊彦 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (40223713)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田口 精一 東京農業大学, 生命科学部, 教授 (70216828)
松本 謙一郎 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80360642)
堀 千明 北海道大学, 工学研究院, 助教 (50722948)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 生分解プラスチック / 乳酸コポリマー / PHA / デポリメラーゼ / 環境微生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自然環境下で分解される生分解プラスチックには、ポリ乳酸のように非常に分解されないプラスチックがある一方、我々が開発したポリヒドロキシブタン酸と乳酸の共重合体である乳酸ベースポリマー(P(3HB-co-LA)は、温和な環境条件下でも分解されることが期待される。乳酸分率の異なるコポリマーを大量に合成する培養条件を検討した。目的のため、乳酸ベースポリマーを生合性可能な遺伝子を保持した組換え大腸菌の、宿主の種類、改変遺伝子、使用炭素源、培養温度、通気量、および攪拌速度など培養条件を詳細に検討することによって、幅広い乳酸分率を有する乳酸ベースポリマーを微生物合成し、スケールアップしても乳酸分率が0％から67％の範囲で微生物合成することに成功した。
67%の乳酸分率を持つコポリマーを唯一炭素源とした目寝ラル培地での集積培養法を利用して、土壌環境中からコポリマーを資化でき分解する細菌の単離を行い、新たに分解微生物を数種類単離できた。これら分解微生物の同定は、微生物から抽出したゲノムDNAから16srDNAをPCRによって増幅し、塩基配列を調査することで同定することが進行中である。
乳酸コポリマーをソルベントフィルム法でフィルム上に加工し河川水を用いた水圏でのコポリマーの分解実験を開始した、現在は分解条件を検討中であるが、進行中の実験からコポリマーフィルムの重量減少などが一部観察でき始めている状況である。
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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
本年度は、環境中での乳酸コポリマーの分解試験をするために乳酸分率が制御されたコポリマーを必要量清算するために、培養のスケールアップを検討した。その結果乳酸分立が制御され手コポリマーを大量生産する培養条件を見出すことができた。
これらの乳酸ころリマーを微生物菌体より抽出し、フィルムに加工できることも判明したことから、一簿を用いて河川水を用いた水圏環境中での生分解試験の条件の検討を始めた。土壌環境中での試験も検討を始めた。今後分解過程中のコポリマーのサンプリング法や分析条件などについて検討を行う。
前年度に行った乳酸ベースポリマー分解酵素（デポリメラーゼ）の組換え大腸菌による培養によって得た単利精製酵素は、化学合成した30量体のオリゴ乳酸を文化できることが分かったことから、今後さらに長いオリゴ乳酸を化学合成して分解挙動を分析する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究成果を基盤として、土壌中や水中の環境中での乳酸コポリマーの分解挙動の調査とその分析を中心に研究を進展させる。これらの分解試験に必要な大量の各種コポリマーの微生物合成も同時に行っていく。
また、初年度に行ったVariovorax sp. C34株由来の単離したデポリメラーゼの検討に加えて、本年度新しく単離した乳酸コポリマー分解菌の同定および生産するデポリメラーゼについてもその特性を明らかとするために、各種乳酸ベースポリマーの分解性も同様に詳細に検討する。
環境中での乳酸ベースポリマーフィルムの分解挙動と、単離した微生物の乳酸ベースポリマー分解特性を比較することで環境微生物における乳酸ベースポリマーの分解挙動との関連性を検討していく予定にしている。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は、他大学（東京農業大学・田口精一教授）への研究分担者への分配金である。
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