菌叢中の “単離できない微生物”の役割を可視化する革新的菌叢解析技術の開発

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K06230
• Research Institution: Niihama National College of Technology
• Principal Investigator: 喜多 晃久 新居浜工業高等専門学校, 生物応用化学科, 准教授 (00555162)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡村 好子 広島大学, 統合生命科学研究科(先), 教授 (80405513)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 蛍光 in situ ハイブリダイゼーション / 限界希釈法

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、難分解バイオマスであるキチンやキチン含有廃棄物（エビ殻・カニ殻）を嫌気条件下で高効率に分解し、有機酸を生産することができるキチン分解菌叢からキチン分解に関与する微生物群を単離することを目的とした。
これまでの研究により、キチン分解菌叢を構成する微生物群は偏性嫌気性菌であるChristensenella属、Clostridium属、Ruminococcus属の近縁種が優占種であることが明らかとなっている。そのため、それぞれの16S rRNA遺伝子配列に特異的なプローブを作成し、蛍光 in situ ハイブリダイゼーション（FISH）解析を行ったところ、菌叢培養液中に確かにこれらの微生物が存在していることが明らかとなった。また、キチン分解菌叢を好気条件で培養したところ、キチン分解が観察されなかったことから、キチン分解に関与する微生物は偏性嫌気性菌であることが明らかとなり、上記優占種の条件と一致した。
そこで、グルコースやペプトン、キチンの分解物であるN-アセチルグルコサミンを炭素源としたロールチューブ法により、上記優占種の嫌気条件下での単離を試みた。しかしながら、単離された微生物はCutibacterium属やVibrio属であり、これら微生物はキチンを単独で分解することができなかった。したがって、上記優占種によるキチン分解および増殖には、他の微生物との共生関係が必要であり、単独での単離は困難であると考えられた。そこで、優占種以外の夾雑菌を排除するため、限界希釈法による菌叢の単純化を試みた。最大希釈度で増殖が確認された培養液を顕微鏡観察したところ、キチン結晶に付着する短桿菌とその周辺に浮遊する球菌が特徴的に観察されたため、これら2種の微生物が共生関係にあり、キチン分解に重要な役割を果たしていることが推測された。