2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of practical use of useful bacteria by understanding their behavior in the environment
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19H02865
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
永田 裕二 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (30237531)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大坪 嘉行 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (40342761)
津田 雅孝 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (90172022)
加藤 広海 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (90727265)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 環境細菌 / 極貧栄養環境 / 細菌コミュニティ / バイオレメディエーション / 炭酸固定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有用細菌の実環境利用における問題の主因は、細菌の環境での生き様が十分に理解されていないことによる。本研究では、環境汚染物質である有機塩素系殺虫剤HCH分解細菌株をモデルとして、（1）極貧栄養条件下での適応・増殖戦略と、（2）当該物質分解コミュニティに共在するが分解能を持たない他細菌株との関係性に着目し、環境細菌の実環境での生き様の理解を深める。さらに、（3）分解細菌の効果を最大限に発揮するための具体的接種方法を提示し、実環境での有用細菌株の効率的利用のための理論的基盤を構築する。
本年度は、各項目について以下の成果を得た。（1）HCH分解細菌UT26株においてadhX遺伝子が高発現すると有機炭素源非添加の無機固体培地上でもコロニー形成するoligotrophic growth (OG) 表現型を示す現象について詳細な解析を実施し、原著論文が国際学術誌に受理された。特に、新たに液体培養でもコロニー形成数を測定することで本現象が観察された成果は今後の研究を進める上でも極めて有益である。また、本現象の分子機構の解明を目指して、新規qTn-Seq法の開発も進めた。一方、adhX高発現突然変異株の解析により、adhX発現抑制因子の存在が示唆された。（２）HCH分解細菌コミュニティに関する研究では、液体培地による継代培養を実施し、非分解細菌が半数以上を占める菌叢が5回の継代でも安定に維持されることを明らかにするとともに、コミュニティ形成に重要と思われる候補株が見出された。また、プレート上で非分解細菌が分解細菌コロニーに接近する現象の機構解明に繋がる知見を得た。（３）得られる知見の応用への展開では、土壌マイクロコズムを用いて、HCH分解細菌株の土壌生残性とadhXとに関係があること、および土壌での生残性およびHCH分解活性が非分解細菌株との共培養で上昇する効果を示すことの確認実験を行った。
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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
HCH分解細菌UT26株においてadhX遺伝子が高発現すると有機炭素源非添加の無機固体培地上でもコロニー形成するoligotrophic growth (OG) 表現型を示す現象について、その特徴の詳細を明らかにし、国際学術誌に成果を発表することができた。また、今後の研究の展開にも極めて有用な液体培養でもコロニー形成数を測定することで本現象が観察されるという成果を得ることができた。また、adhX高発現突然変異機構の解明や、HCH分解細菌コミュニティに関する研究においても、それらの分子機構の解明に繋がる重要な知見を得た。一方、得られる知見の応用への展開においても、核心となる重要な知見の確認ができた。以上、成果の公表と、今後の研究の展開に大きく影響する重要な複数の結果が得られたことから、おおむね順調に研究が進んでいると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度より引き続き、HCH分解細菌UT26株においてadhX遺伝子が高発現するとOG表現型を示す現象と、HCH分解細菌TKS株単独時よりも、分解能を有さない他の細菌株が共存するコミュニティ状態の方がHCHを唯一の炭素源とした固体培地での生育度が上昇する現象を主な研究対象とし、以下の研究を展開する。（１）OG表現型に関する研究：1-1. OG表現型の機構解明 (1-1-1) 標識CO2を用いたOG生育時の炭酸固定経路および主要代謝経路の解明、(1-1-2) 次世代型シーケンサーを用いたTn突然変異解析法によるOG表現型に関与する遺伝子の網羅的同定、(1-1-3) RNA-Seq法によるOG表現型を示す際に発現変動する遺伝子の網羅的同定、(1-1-4) ADH活性とOG表現型との関係性の解明。1-2．adhX高発現突然変異機構の解明 (1-2-1) adhX高発現突然変異株のゲノムリシーケンシングにより同定されたadhXの高発現突然変異に関与すると推定される因子の解析、(1-2-2) adhXの推定発現抑制因子の解析。（２）HCH分解細菌コミュニ ティに関する研究：2-1. HCH含有固体培地上での長期持続的巨大コロニーの解析 (2-1-1) HCH含有無機固体培地上での巨大コロニー形成に直接関わると推定される候補細菌株の解析、(2-1-2) 固体培地上でのコロニー形成過程の可視化と構成細菌種の空間的配置の解明、(2-1-3) 非分解細菌株の分解細菌株コロニーへの接近現象の機構解明。（３）得られる知見の応用への展開：土壌マイクロコズムを用いて、(3-1) HCH分解細菌株の土壌生残性とadhXとの関係性の明示、(3-2) 土壌での生残性およびHCH分解活性に対する非分解細菌株との共培養による効果の検証。
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Research Products
(28 results)
