未培養ルーメン微生物による非食用バイオマスの分解機構の解明とメタン発酵の高効率化

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H04749
• Research Institution: Niigata Agro-Food University
• Principal Investigator: 中井 裕 新潟食料農業大学, 食料産業学科, 教授 (80155655)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浅野 亮樹 新潟食料農業大学, 食料産業学科, 准教授 (20646137) ; 多田 千佳 東北大学, 農学研究科, 准教授 (30413892) ; 福田 康弘 東北大学, 農学研究科, 助教 (50527794) ; 馬場 保徳 石川県立大学, 生物資源環境学部, 講師 (70747823) ; 阿部 憲一 新潟食料農業大学, 食料産業学科, 講師 (80618835)
• Project Period (FY): 2021-04-05 – 2025-03-31
• Keywords: メタン発酵 / ルーメン微生物 / リグノセルロース / 集積培養 / 微生物群集解析

Outline of Annual Research Achievements

食肉処理場から採取したルーメン液に対して酵素の発現と微生物群集の遷移を観察した結果、ルーメン液中にはリグノセルロース（LC）分解酵素産生種またはその近縁種の微生物が存在して、LC分解酵素を産生していることが示されたが、どの微生物がどのような酵素を産生しているのかという紐付けはできていない。LC分解酵素を産生する微生物の種の確定は、我々が開発したルーメンハイブリット型メタン発酵をシステムとして確立させるためにも必要不可欠である。本研究では、シングルセルゲノム解析技術をもちいて、分離培養に依存しないLC分解微生物種の同定と関連酵素遺伝子の配列決定を目指している。本年度は、一昨年度から着手してきた、LC分解微生物の選択的培養系の構築に成功した。本培養法の詳細については、現時点では未公表のため割愛するが、牛ルーメン液由来の成分を損なうことなく利用したものである。本培養法により、食肉処理場にて採取した牛ルーメン液中から、種レベルで新規なFibrobacter属細菌の集積培養（微生物群集解析結果の相対的存在割合でおよそ50%）系を得ることができた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

集積培養法でLC分解微生物を優占化することに成功したが、予定していたシングルセルゲノム解析の受託サービスが新規受入れを停止していたため、当初の計画と比べてやや遅れていると判断した。

Strategy for Future Research Activity

LC分解微生物の集積培養法の再現性を検討すると共に、シングルセルゲノム解析の受託サービスの再開を見据えて、解析用の試料の選定を行う。また、ルーメン液濃縮物を投入したメタン発酵による植物バイオマス分解試験も継続し、実際に分解に関与する微生物種の特定も試みる。