Development of a high-throughput screening method of polymer degrading microorganisms for realization of low carbon society

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K12852
• Research Institution: Oyama National College of Technology
• Principal Investigator: 高屋 朋彰 小山工業高等専門学校, 物質工学科, 講師 (90515553)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 放線菌 / 可視化 / ポリオレフィン / ハイスループットスクリーニング / 脂肪族ポリエステル / 生分解 / 低炭素社会

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、多孔質膜と発色試薬を組み合わせたポリマー分解微生物のハイスループットスクリーニング法【ワンポット法】を開発し、ポリマー分解微生物を高感度に探索し、その分解性を評価した。本年度は、以下の結果が得られた。
１．前年度のオレフィン系ポリマーを用いて発泡剤や架橋剤を用いない多孔質シートを作製することが困難であるという課題に対し、オレフィン系ポリマーを用いた多孔質シートの安定的な作製方法を検討した。
２．クロロホルムを溶媒としてPIPを1～3%(w/v)で溶解した。結合剤を含まないガラス繊維ろ紙を浸漬したのち、ドラフト中で溶媒を蒸散させた後、乾燥機を用いて完全に溶媒を蒸散させて、ポリマー分解微生物に影響がないガラス繊維ろ紙を支持体としてPIPをコーティングした多孔質膜の形成を行った。ガラス繊維ろ紙にPIPをコーティングした多孔質膜について重量法ならびにSEM観察による評価を行った結果、ガラス繊維ろ紙の多孔質構造を保持したまま、PIPをコーティングすることが可能となった。また、作成した多孔質膜を用いたワンポット法により、PIPを分解できる微生物の培養が可能であった。
３．本手法を用いて、既に相分離法による多孔質化を確立している脂肪族ポリエステル(ポリブチレンサクシネートアジペート(PBSA))についても検討した結果、PIPを用いた場合と同様、ガラス繊維ろ紙の多孔質構造を保持したまま、PBSAをコーティングすることが可能となった。本手法によって、相分離法などを用いた多孔質膜の作製が煩雑なポリマーや多孔質膜の作製自体が困難であるポリマーについて、簡便な多孔質化を実現することでハイスループットスクリーニング法（ワンポット法）の高度化を達成した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究で開発したワンポット法によって、オレフィン系ポリマー（PIP）を分解する複数の微生物の発見・単離・同定に成功している。さらに、多孔質化した脂肪族ポリエステル（PBSA）をポリマー分解微生物によって数日間処理し、その材料強度を評価することによって、従来法（土中埋没法やハロー法）と比較して、迅速な分解性評価を行えることを明らかにしている。これらの状況から研究目標は概ね達成できている。さらに、ガラス繊維ろ紙を支持体として各種ポリマーをコーティングした多孔質膜を利用することによって、ワンポット法に利用可能な、発泡剤や架橋剤を用いないオレフィン系ポリマーや脂肪族ポリエステルの多孔質シートを、短時間で安定的に作製することを可能とした。また、これらの多孔質シートを用いたポリマー分解微生物の培養を実現した。

Strategy for Future Research Activity

本研究ぼ実施内容については、2019年度で完了している。一方、2019年度（2020年3月）に開催が予定されていたAsia Pacific Conference on Life Science and Biological Engineering 2020 (APCLBE 2020)にて発表「表題：Development of a new evaluation method for biodegradation of generic polymers by microorganisms」を予定していたが、社会情勢により開催が2020年11月に延期となったため、2020年度に成果発表を行う。