2011 Fiscal Year Annual Research Report
土壌環境下における放線菌有用機能の発現制御ネットワークの解明
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21380050
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| Research Institution | National Institute for Agro-Environmental Sciences |
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Principal Investigator |
藤井 毅 独立行政法人農業環境技術研究所, 生物生態機能研究領域, 領域長 (00354100)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 明広 静岡理工科大学, 理工学部, 准教授 (50375614)
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| Keywords | 細菌 / 遺伝子発現 / マイクロアレイ / 酵素 / 抗生物質 / 土壌環境 |
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| Research Abstract |
滅菌していない畑土壌に供試菌、放線菌Streptomyces coelicolorを植菌し、キチン存在下及び非存在下で生育させ、定量PCRを用いて供試菌の複数のキチナーゼ遺伝子及びトランスポーター遺伝子などの発現の検出を試みた結果、栄養源やニッチを共有する他の土壌微生物の存在下でもキチナーゼ遺伝子群や分解産物であるキトビオースの取込みに関与するトランスポーター遺伝子群の発現を検出することができた。また、この様な非滅菌生土壌でも液体培地や滅菌土壌と同様にキチンの存在下でのみこれらキチン代謝関連遺伝子の転写が誘導さることが確認された。さらに、キチン存在下及び非存在下で生育した供試菌について、放線菌ゲノム・マイクロアレイを用いた遺伝子発現解析を行った結果、キチン代謝系遺伝子ばかりでなく、解糖系や窒素代謝などの主要一次代謝関連遺伝子群の発現もキチン存在下で活性化されることが明らかとなった。また興味深いことに、放線菌ゲノム上に存在する複数の抗生物質生産遺伝子群の発現がキチン存在下で誘導されるという新知見を得ることができた。一方、寒天培地に供試菌S.coelicolorと共にインディケータ細菌として枯草菌を共に添加し、枯草菌の生育阻止円を指標としたS.coelicolorの抗生物質生産検出のための実験系を確立した。このアッセイ系を用いて、土壌と海砂を添加した場合の、枯草菌の生育阻止能と青色抗生物質アクチノロージンの生産を比較したところ、生育阻止円の大きさはさほど変わらないものの、土壌を添加した場合にアクチノロージンの生産性が大幅に増大することが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
滅菌土ばかりでなく非滅菌土(生土壌)でも複数のキチナーゼ遺伝子及びトランスポーター遺伝子などの発現がキチンによって誘導されることが確認され、論文としてFEMS Microbiology Ecologyに発表した。また、土壌中で生育している放線菌から抽出したRNAを放線菌ゲノム・マイクロアレイで発現解析を行い、世界に先駆け土壌環境下で生育している微生物における網羅的な遺伝子発現解析に成功した。また、土壌における放線菌抗生物質生産を検出するバイオアッセイ系が確立され、今年度当初の計画を達成し、世界でも例を見ない土壌環境下で生育する放線菌の抗生物質生産誘導メカニズム解析のための基盤が確立された。さらにその過程で、複数の抗生物質生産遺伝子群の発現がキチン存在下で誘導されるという新知見を得ることができた。また、これまでの土壌からの核酸抽出技術や土壌における微生物キチナーゼ遺伝子の発現に関する複数の研究成果を公表することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
土壌中で生育している放線菌において、ゲノム上に存在する複数の抗生物質生産関連遺伝子群がキチンによって転写誘導がかかることが明らかとなったことから、この現象をRT定量PCRで確認するともに、抗生物質生産を制御することが知られている突然変異株のマイクロアレイによる転写解析や、土壌環境下における抗生物質生産条件の解析等を通じて、その誘導メカニズムを明らかにしていく予定である。研究計画の変更あるいは研究を遂行する上での問題点は、特にない。
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Research Products
(22 results)
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[Journal Article] High expression levels of chitinase genes in Streptomyces coelicolor A3(2) grown in soil2011
Author(s)
Nazari, B., Kobayashi, M., Miyashita, K., Saito, A., Wang, Y., Fujii, T.
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Journal Title
FEMS Microbiology Ecology
Volume: 77
Pages: 623-635
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Molecular and enzymatic characterization of a subfamily I.4 lipase from an edible oildegrader Bacillus sp.HH-012011
Author(s)
Kamijo, T., Saito, A., Ema, S., You, I., Hayashi, H., Nagata, R., Nagata, Y., Ando, A.
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Journal Title
Antonie van Leeuwenhoek
Volume: 99
Pages: 179-187
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Streptomyces coavervatus sp.nov., isolated from the intestinal tract of Armadillidium vulgae2011
Author(s)
Shibasaki, A., Kudo, T., Yaguchi, T., Saito, A., Ando, A., Mikami, Y., Gonoi, T.
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Journal Title
International Journal of Systematic and Environmental Microbiology
Volume: 61
Pages: 1073-1077
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Biological control of Rhizoctonia damping-off of cucumber by a transformed Pseudomonas putida strain expressing a chitinase from a marine bacterium2011
Author(s)
Ohno, M., Kataoka, S., Numata, S., Yamamoto-Tamura, K., Fujii, T., Nakajima, M., Akutsu, K., Hasebe, A.
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Journal Title
Agricultural Research Quarterly
Volume: 45
Pages: 91-98
Peer Reviewed
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[Journal Article] Assessment of the effects of genetically modified Pseudomonas spp.expressing chitinase on the soil microbial community in the cucumber rhizosphere2011
Author(s)
Yamamoto-Tamura, K., Ohno M., Fujii T., Kataoka, S., Numata, S., Nakajima, M., Hasebe A., Akutsu K.
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Journal Title
Agricultural Research Quarterly
Volume: 45
Pages: 377-383
Peer Reviewed
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