生分解制御手法の確立を目指した海洋環境における微生物ポリエステル周辺微生物叢解明

• Project/Area Number: 20H01171
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: 4120:Environmental analyses and evaluation, environmental conservation measure and related fields and related fields
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: SUZUKI Miwa 群馬大学, 食健康科学教育研究センター, 助教
• Project Period (FY): 2020-04-01 –
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥480,000 (Direct Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2020: ¥480,000 (Direct Cost: ¥480,000)
• Keywords: 生分解性プラスチック / 微生物産生生分解性プラスチック / プラスティスフィア / 微生物産生プラスチック

Outline of Research at the Start

海洋中で容易に生分解されるポリヒドロキシアルカン酸(PHA)の実用化のためには, 分解開始時期および分解速度の制御が不可欠である。このためには, PHAの海洋分解機構を明らかにする必要がある。最近の研究によりプラスチックの生分解では, プラスチック表面の微生物集団(微生物叢)構造(Plastisphere)が大きな役割を果たしていることが示唆されている。本研究では, 海洋中でのPHA Plastisphereとこれらが持つPHA分解・代謝関連遺伝子を解析し, PHAの生分解性制御のブレイクスルーとなる知見を得る。

Outline of Final Research Achievements

微生物産生生分解性プラスチックであるポリヒドロキシアルカン酸(PHA)の海洋分解機構の解明を目的として、海洋中に浸漬させたPHA表面の微生物集団(微生物叢)構造を解析した。その結果、PHA表面には海水と異なる微生物叢が形成されていた。また、PHA表面には特定の微生物群が集積していることがわかった。PHA表面のメタゲノムDNAからは複数のPHA分解酵素遺伝子が検出された。本研究を通じて、PHAの海洋分解に関与する微生物群を特定することができた。

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

プラスチック廃棄物による環境汚染問題の解決策の一つとして、生分解性プラスチック、中でも海洋中での生分解性が担保されているPHAに注目が集まっている。しかし、PHAは使用中の生分解制御が困難なため普及が阻まれている。PHAの実用化のためには、分解開始時期および分解速度制御が不可欠であり、このためにはPHAの海洋分解機構を明らかにする必要がある。本研究の結果、海洋環境中でPHAの分解に関与する微生物群を明らかにすることができた。この微生物群はPHAの海洋環境中での分解速度の制御あるいは予測を行う上で重要な知見となりうる。