Development of valuable mushroom cultivation method by activating fungal-bacterial symbiosis

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K13862
• Research Institution: Miyakonojo National College of Technology
• Principal Investigator: 黒田 恭平 都城工業高等専門学校, 物質工学科, 助教 (50783213)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 共生きのこ生産学 / 高付加価値きのこ / 下水汚泥 / 共生微生物 / 活性化

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，未利用バイオマス資源である下水汚泥培地を用いて高付加価値（高アミノ酸含有，食味・香りを向上）きのこ栽培技術を開発することとし，「何故，下水汚泥を培地基材に用いることにより高アミノ酸含有きのこができるのか？」という問い（仮説）についてその形成機序を微生物学・分子生物学的観点から学術的に解明することにある。
我々の研究グループでは，下水汚泥培地を用いた高付加価値食用きのこの栽培に成功しているが，その形成機序は不明であり仮説の段階である。本研究によりその形成機序を学術的に解明することで，科学的知見に基づいた高付加価値食用きのこ栽培技術の最適化・マニュアル化が可能となる。食用きのこを菌類-細菌の共生系という観点から研究した例はトリュフやマツタケに限られており，本研究はその共生系の新概念を提唱し，世界中で普及可能な下水汚泥の高付加価値バイオリサイクル技術を開発する。
平成30年度は、下水汚泥堆肥を用いたマッシュルーム栽培培地中の微生物叢を培養・分子生物学的手法により解析することで，下水汚泥堆肥由来の微生物群が収量増にどのように関与しているかを生態学的に評価することを目的とした。また，培地内に優占する微生物群の分離株獲得に向けた培養法の検討を行った。培地中の微生物叢解析の結果，下水汚泥堆肥を30%利用した試験区でBacillales目に属する微生物群が培地の二次発酵後に45.7％と，牛糞堆肥を85%利用した試験区（従来法）の二次発酵後28.9％と比較して多く存在しており，存在割合の違いがマッシュルーム菌糸の成長に影響したと示唆された。培地中の優占微生物群の分離培養法を検討した結果，培地抽出液を基質に利用することで優占種の分離培養に成功した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

平成30年度は、研究実施計画に従い、食用きのこ栽培過程における菌床・子実体の環境ゲノム解析と異なる栽培条件で発生した (廃) 菌床およびきのこ子実体の成分分析、Fluorescence in situ hybridization (FISH) 法による共生微生物群の原位置での検出を行い、下水汚泥利用により優占する微生物や培地の特性を評価することが可能であった。また、FISH法による共生微生物群の検出では、未確定ではあるが、生理活性を維持している可能性のある微生物細胞を見つけている。このような理由から、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、研究計画に従い下水汚泥で優占化する微生物の分離培養と代謝分析を実施すると共にマッシュルーム子実体に共生する可能性のある微生物の同定を行う予定である。

Research Products

• [Presentation] 高付加価値マッシュルーム栽培に向けた新規下水汚泥堆肥の配合条件の検討 (2019)
  • Author(s): 黒木和雄，高津佐愛実，徳田裕二郎，池田匠児，平片悠河，幡本将史，山口隆司，八木史郎，山田真義，山内正仁，黒田恭平
  • Organizer: 土木学会西部支部研究発表会
• [Presentation] 下水汚泥堆肥を用いた高付加価値マッシュルーム栽培培地中の複合微生物群の分子生物学的解析および培養 (2018)
  • Author(s): 黒田恭平，高津佐愛実，徳田裕二郎，池田匠児，平片悠河，幡本将史，山田真義，山口隆司，八木史郎，山内正仁
  • Organizer: 第55回環境工学研究フォーラム
• [Presentation] Microbial community analysis and cultivation of predominant microorganisms in button mushroom media utilizing sewage sludge (2018)
  • Author(s): Kyohei Kuroda, Manami Kotsusa, Yujiro Tokuda, Shoji Ikeda, Yuga Hirakata, Masashi Hatamoto, Masayoshi Yamada, Takashi Yamaguchi, Fumio Yagi, Masahito Yamauchi
  • Organizer: 日本微生物生態学会 第32回大会
• [Presentation] Attempt at a development of optimized sewage sludge compost for button mushroom cultivation (2018)
  • Author(s): Kazuo Kuroki, Manami Kotsusa, Yujiro Tokuda, Shoji Ikeda, Yuga Hirakata, Masashi Hatamoto, Masayoshi Yamada, Takashi Yamaguchi, Fumio Yagi, Masahito Yamauchi, Kyohei Kuroda
  • Organizer: International Conference of “Science of Technology Innovation” in Nagaoka (2018 3rd STI-Gigaku)
  • Int'l Joint Research