2021 Fiscal Year Annual Research Report
白色腐朽菌―細菌複合微生物系構築による木材腐朽機構の完全解明
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21H04740
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
亀井 一郎 宮崎大学, 農学部, 教授 (90526526)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上村 直史 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (50646528)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Keywords | バイオリファイナリー / 白色腐朽菌 / 複合微生物 / 微生物間相互作用 / リグニン / 木材腐朽 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本提案研究では、複合微生物による木材腐朽の完全理解と、その応用による新規バイオリファイナリー技術の創生を目指して以下の３つの問いを明らかにすることを目的とする。
１．腐朽材中で白色腐朽菌と細菌はどのように相互作用しているのか？本研究では、白色腐朽菌Phlebia brevisporaの成長促進作用を持つ細菌株Enterobacter sp. TN3W-14を蛍光標識し相互作用を可視化することを目的としている。本年度は、TN3W-14株のゲノム解析を行い、GC含量が55.1%、4884のCDSを同定し、ゲノムレベルでの近縁種を突き止めた。また、蛍光タンパク質データベースよりmGoldとmNeonGreenを選定し、ゲノム情報を基にしたコドン頻度からTN3W-14での翻訳に最適化させた蛍光タンパク質遺伝子を合成した。
2．細菌は白色腐朽菌と協調的にリグニンを資化するか？共培養による木材中リグニンの分解試験を行うために、自然界からカワラタケ腐朽材を採取し、バニリン酸資化性細菌を分離した。22株の細菌を採取し、16S rRNA gene配列を元に種を推定したところ、Burkholderia属、Pseudomonas属、Acinetobacter属細菌3種が含まれていることを明らかにした。同じ腐朽材よりカワラタケ菌糸も分離しており、共培養試験を行う材料を整備した。
3．木質バイオマス変換を微生物共培養で達成可能か？多機能性白色腐朽菌Phlebia sp. MG-60とClostridium属細菌との共培養による微生物反応のみで木質をブタノールへ変換することを目指しているが、バイオマス中のヘミセルロースを共培養でブタノール発酵可能かを調べることを優先課題とし、ヘミセルロースに富む材料としてタケを選定し、アルカリ処理と主成分を明らかにした。
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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
病気休暇およびコロナによる研究代表者の研究に若干遅れが生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．腐朽材中で白色腐朽菌と細菌はどのように相互作用しているのか？最適化し合成したmGoldとmNeonGreenを実際に遺伝子導入を行う。相同組み換えによるゲノムへの挿入を想定している。R6K ori (λ pir補完性ori)のベクターに自殺用sacB遺伝子を挿入して組換え用ベクターを作製、[RBS-蛍光タンパク質遺伝子]の前後に相同組換え用の800bpを付加した断片を挿入して導入プラスミドを構築する。
2．細菌は白色腐朽菌と協調的にリグニンを資化するか？バニリン酸資化性細菌として分離したBurkholderia属、Pseudomonas属、Acinetobacter属細菌3種と、同じ腐朽材より分離したカワラタケを木粉上で共培養し、木粉の分解率および含有リグニンの分解率を計測し、共培養がリグニン分解に与える影響を明らかにする。
3．木質バイオマス変換を微生物共培養で達成可能か？アルカリ処理したタケ紛を用いて、多機能性白色腐朽菌Phlebia sp. MG-60とClostridium属細菌との共培養によるブタノール発酵を行う。特に、ヘミセルロースの発酵性に着目し、共培養によりブタノール発酵可能かを明らかにする。
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