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Studies on the bioreactor mimicking the estuaries for the on-land fish culture

Research Project

Project/Area Number 17H03851
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Aquatic bioproduction science
Research InstitutionSetsunan University (2019-2020)
Kyoto University (2017-2018)

Principal Investigator

豊原 治彦  摂南大学, 農学部, 教授 (90183079)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 西村 文武  京都大学, 工学研究科, 准教授 (60283636)
渡邉 哲弘  京都大学, 地球環境学堂, 准教授 (60456902)
石井 健一郎  京都大学, 人間・環境学研究科, 研究員 (60749662)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Keywordsバイオリアクター / 干潟 / セルラーゼ / 酵素 / 環境酵素 / 干潟リアクター / 陸上養殖 / アサリ / 消化酵素 / メイオべントス
Outline of Annual Research Achievements

これまでに開発した干潟を模倣したろ過システムの陸上養殖への応用を目的としてアサリの栄養強化実験を行った。その結果、無給時区のデンプン分解酵素活性が12.44 ± 1.43 umol end product/mg protein per h 、セルロース分解酵素が6.51 ± 1.68 umol end product/mg protein per hであったのに対し、α-セルロース給餌時のデンプン分解酵素活性が80.51 ± 15.62 umol end product/mg protein per h、セルロース分解酵素活性が23.84 ± 5.29 umol end product/mg protein per hでありどちらも有意な上昇が見られた(p < 0.05)。同様に、グルコース給餌時のデンプン分解酵素活性は82.25 ± 53.82 umol end product/mg protein per h 、セルロース分解酵素は20.81 ± 8.20 umol end product/mg protein per hであり無給時区に対しどちらも有意な上昇が見られた(p < 0.05)。一方、米粉給餌時のデンプン分解酵素活性は52.40 ± 29.81 umol end product/mg protein per h 、セルロース分解酵素は24.54 ±1.91 umol end product/mg protein per hであり、無給時に比べデンプン分解酵素活性のみ有意な上昇が見られた(p < 0.05)。これらの結果から、アサリは投与する餌の種類に応じて敏感に分解酵素を調節し、体追いしていることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本実験では餌の種類による晶桿体酵素の誘導を明らかにする目的で、様々な糖源を給餌した場合のデンプン分解酵素及びセルロース分解酵素の活性の変化について調べた。その結果、糖源の種類により異なる糖源分解酵素の活性が上昇することをはじめて明らかにすることができた。さらに、本研究の結果からグルコース給餌時にセルロース分解酵素に比べデンプン分解酵素がはるかに効率的に誘導されたことから、アサリにとってはセルロース系の餌料よりデンプン系の餌料のほうがより分解されやすく餌料として適していることを示すことに成功した。これらの結果は、今後、高機能ろ過システムを利用した陸上養殖において重要な知見になると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

天然の干潟環境においては、土壌と生息生物が体外に分泌する酵素が相互に作用し、一種のバイオリアクターを形成し、その結果、陸起源の有機物が効率的に分解されている。この原理に基づき、本研究においてはこれまでに高機能なろ過システムを構築してきた。しかし。天然の干潟環境においてその生態系形成に重要な働きを演じていると考えられる付着性の植物プランクトン、とくに付着珪藻の果たす役割についてはまだ未解明な点が多い。干潟の生態系形成においてはバクテリアや付着珪藻が分泌する何らかの生化学的シグナルが重要な働きをしていると予想されることから、今後をさらに天然の生態系を詳細に分析し、優れたろ過システムを構築する所存である。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report

Research Products

(5 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Mineralogical composition of tidal flat sediments in Japan2020

    • Author(s)
      Asakawa Shota、Watanabe Tetsuhiro、Lyu Han、Funakawa Shinya、Toyohara Haruhiko
    • Journal Title

      Soil Science and Plant Nutrition

      Volume: 66 Issue: 4 Pages: 615-623

    • DOI

      10.1080/00380768.2020.1787082

    • NAID

      210000158367

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cellulase activity and stable isotope signature of benthic macroinvertebrates in estuarine habitats: potential assimilation of land-derived organic matter2019

    • Author(s)
      Kanaya Gen、Tanimura Aya、Niiyama Takatoshi、Toyohara Haruhiko
    • Journal Title

      Plankton and Benthos Research

      Volume: 14 Issue: 4 Pages: 315-319

    • DOI

      10.3800/pbr.14.315

    • NAID

      130007751268

    • ISSN
      1880-8247, 1882-627X
    • Year and Date
      2019-11-27
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Wetland environmental bioreactor system contributes to the decomposition of cellulose2019

    • Author(s)
      Liu Wen、Tanimura Aya、Nagara Yumi、Watanabe Tetsuhiro、Maegawa Shingo、Toyohara Haruhiko
    • Journal Title

      Ecology and Evolution

      Volume: 9 Issue: 14 Pages: 8013-8024

    • DOI

      10.1002/ece3.5326

    • NAID

      120006712299

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 短期飼育によるヤマトシジミの高品質化2018

    • Author(s)
      野尻侑、橋栞太、豊原治彦
    • Journal Title

      日本水産学会誌

      Volume: 84 Pages: 826-834

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Book] 水圏生物タンパク質科学の新展開2020

    • Author(s)
      尾島孝男、落合芳博
    • Total Pages
      334
    • Publisher
      恒星社厚生閣
    • ISBN
      9784769916574
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2021-12-27  

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