Discrimination among Anabaena species with mass spectrometry

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H04293
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 高梨 啓和 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (40274740)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 和哉 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (10581613) ; 井坂 和一 東洋大学, 理工学部, 准教授 (40543939)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: かび臭 / 水道水 / ジェオスミン / MALDI / 質量分析 / アナベナ属 / 判別分析

Outline of Annual Research Achievements

被害人口が多く、北部日本へと被害が広がりつつある水道水かび臭被害は、原因生物の多くがアナベナ属と報告されている。水源からのアナベナ属の検出は、顕微鏡観察やポリメラーゼ連鎖反応により行われているが、技能や長時間を要することが問題となっている。そこで本研究では、質量分析と多変量解析を用いて、アナベナ属の種および増殖過程を、単離を伴わずに、10分間程度の短時間で判別する技術を開発することを目的とした。
本年度は、昨年度確立した2種2株のアナベナ属の培養条件に加えて、新たに2種3株のアナベナ属の培養条件を確立した。それらのアナベナ属がかび臭物質（ジェオスミン）を産生するか否かをGC/MSを用いて測定し、4種4株がジェオスミンを産生すること、1種1株が産生しないことを確認した。それらのアナベナ属が同一の試料調製条件、同一の分析条件で質量分析可能なことを確認し、種特異的なマーカーイオンおよび株特異的なマーカーイオンを探索してそれらを発見した。さらに、アナベナ属以外の夾雑生物（鹿児島大学学内のため池より採取）が共存する条件下でもアナベナ属を検出可能なことを確認した。また、増殖過程が対数増殖期にあるアナベナ属の培養液と死滅期にある培養液を得て、質量分析によりアナベナ属の増殖過程を判別可能なことを明らかにした。
以上により、最終年度の検討に必要な条件をすべて明らかにし、また、必要な確認をすべて終え、最終年度の検討の準備を整えた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

昨年度とはかび臭産生能などが異なる別種のアナベナ属を培養して比較検討したが、当初の予想に反し、予定していた培養条件では対象のアナベナ属が十分生育しないことが判明し、培養条件を再検討する必要が生じたため。

Strategy for Future Research Activity

これまでに確立したアナベナ属培養条件、試料調製条件、質量分析条件に基づいて、アナベナ属に共通するイオンの探索、探索により発見されたイオンが夾雑生物から検出されるか否かの確認、アナベナ属と夾雑生物の混合比を変化させた実験、既存の相同性解析ソフトウエアを活用したアナベナ属の自動判定の実証実験を行い、本研究の目的である水道水源に存在するアナベナ属の種および増殖過程を、単離を伴わずに、10分程度以内に判別する技術を開発することを目指す。