2015 Fiscal Year Research-status Report
ルーメン内細菌が合成する機能性物質による繊維分解菌群の活性化
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25850061
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
真貝 拓三 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門 家畜代謝栄養研究領域, 主任研究員 (70510254)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ルーメン / 繊維分解 / 網羅的遺伝子発現 / 代謝産物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、反芻動物の第一胃（ルーメン）内で繊維分解能力の高いFibrobacter succinogenesを中心とする細菌群集の繊維分解機能を明らかにするとともに、これらが産生している機能性物質の影響を評価する。
本年度は、繊維分解菌群の網羅的遺伝子発現解析を実施し、主要繊維分解菌F. succinogenes、およびこれを含めたルーメン内繊維分解菌群による繊維分解の特徴を遺伝子発現レベルで明らかにした。すなわち、F. succinogenesはエンド型繊維分解酵素の遺伝子発現が顕著であり、特に６つのエンド型セルラーゼ、および６種類のエンド型ヘミセルラーゼが繊維分解において中心的役割を担っていることが明らかになった。糖質加水分解酵素ファミリー11、26、30、44、45、および74は本菌に特徴的な遺伝子発現であったことから、これらが高い繊維分解能力を支える鍵酵素である可能性が示唆された。
また、繊維分解菌群で高い遺伝子発現が確認されたサイクリック－di-GMPの定量および粗飼料多給時に増加する微生物代謝産物の特定を目的として、粗飼料または濃厚飼料多給の条件で動物実験を実施し、採取したルーメン内不揮発性成分についてメタボロミクス解析を行った。その結果、70-80%のルーメン液成分は飼料区間で大差がないものの、濃厚飼料多給区で高い濃度を示す成分が20％、粗飼料多給区で高い濃度を示す成分が5％存在していた。粗飼料多給区において高濃度で検出される成分の一つはドデカン二酸と同定され、繊維分解菌群に特徴的な代謝産物の一つである可能性が示唆された。サイクリック-di-GMPの検出・定量は技術的に困難であったものの、粗飼料多給時のルーメン発酵産物の一部特徴付けができるなど一定の成果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度は、メタトランスクリプトーム解析ならびにメタボローム解析の両側面から繊維分解菌群の代謝活動解明にアプローチした。すなわち、F. succinogenesを中心とする繊維分解の特徴解明だけでなく、サイクリック-di-GMPなど、粗飼料多給餌に増加することが推定される発酵産物の解明にもチャレンジし、繊維分解菌群の繊維分解メカニズムと代謝活動の一端を明らかにできた。一方で、上記取り組みの実験および公表に時間を要したため、純粋培養系におけるサイクリック-di-GMPの添加効果については試験評価が遅れており、次年度以降に取り組む必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
ルーメン内繊維分解細菌が産生するセカンドメッセンジャー、サイクリック-di-GMPについて、繊維分解菌群に与える影響をin vitro純粋培養系で明らかにする。
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| Causes of Carryover |
プラスチック消耗品など、本研究課題に必要な消耗品は研究開始初年度にまとめて調達するなど、研究費を効率的に使用してきたため、本年度に残高が発生している。次年度に研究課題を延長するにあたって、本年度の残高は次年度の研究計画遂行のために使用する。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究実施のため、研究費は消耗品の購入および役務に使用する。
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