白色腐朽菌－細菌複合微生物系における高リグニン分解能を誘導する相互作用機構の解明
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20H03114
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 41050:Environmental agriculture-related
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
森 智夫 静岡大学, 農学部, 准教授 (80536516)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 智大 宇都宮大学, バイオサイエンス教育研究センター, 准教授 (10649601)
河岸 洋和 静岡大学, グリーン科学技術研究所, 教授 (70183283)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2020: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
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| Keywords | 白色腐朽菌 / 複合微生物系 / 相互作用 / リグニン分解 |
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| Outline of Research at the Start |
リグニンは、木材の主要成分であり、生物的・産業的に価値の高い多糖類を保護している。白色腐朽菌はリグニンを分解するユニークな微生物であるが、自然界では白色腐朽菌は周辺微生物の影響を受けながらリグニン生分解を行っていると推測されるが、白色腐朽菌と細菌がどの様に相互作用し、リグニン分解を行っているかについては未解明である。本研究では、白色腐朽菌単独培養よりも高いリグニン分解活性を示す白色腐朽菌－細菌モデル複合微生物系を用いて、細菌叢により補填される白色腐朽菌機能解明、補填された機能の発現メカニズム解析に取り組み、最終的に白色腐朽菌－細菌間相互作用による高リグニン分解活性発現機構の解明を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本複合微生物系は、白色腐朽菌Phanerochaete sordida YK-624株菌床に自然界由来細菌を混入させ、寒天培地上で継代培養を繰り返し菌叢の安定化を図ったものであり、純粋培養と同程度のリグニン分解活性、若干低い多糖分解活性を示し、表現型として高いリグニン分解選択性を示す。この特性は、30回の継代を経ても維持されることを確認し、更に複合微生物系内の菌叢の安定性を調査した。木材腐朽特性を維持できない木粉による継代では菌叢が大きく変動していたのに対し、寒天培地による継代では菌叢の変化は僅かであった。この事から培地中成分が大きく変動しない寒天培地では、複合微生物系内の菌叢安定化がもたらされ、その結果として木材腐朽特性も安定化したものと思われる。今後、木材腐朽特性に影響を与えている細菌について解析を進めたい。
本複合微生物系は、P. sordida単独培養時にはリグニン分解酵素を分泌しない条件下で、高いリグニン分解酵素活性を示す。この原因が炭素源や窒素源の枯渇によるリグニン分解酵素の誘導ではないことを示唆する結果を得た。昨年度から継続してリグニン分解酵素活性を向上させる物質について特定を試みている。
昨年度に実施した比較発現解析、クラスター解析により、リグニン分解酵素活性あるいは木材腐朽特性に影響を与えている可能性のある転写因子様遺伝子を複数選抜し、P. sordida過剰発現株の作出を試みている。既に幾つかの遺伝子については変異株の特性調査を行っているが、木材腐朽特性に影響を与えている転写因子様遺伝子は見いだせていない。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2020年度以降の新型コロナ禍の影響により、若干の計画の遅れが生じている。
複合微生物系の高リグニン分解活性発現メカニズムの推定において、各種サンプル由来のトランスクリプトームの比較発現解析は完了しているが、全サンプルに対するクラスタリング解析は完了しておらず、パスウェイ解析の進捗も遅れているため、in silico解析による発現制御ネットワークに分類される遺伝子群の特定には至っていない。そのため、一部完了した解析から推定される制御因子のwetな解析を繰り上げて開始することとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
クラスタリング解析、パスウェイ解析等のトランスクリプトームデータ解析を引き続き行い、リグニン分解関連機能発現遺伝子と同一の発現制御ネットワークに分類される遺伝子群を選抜を引き続き行い、過剰発現変異株の作出を継続して行う事で、細菌叢により補填される白色腐朽菌のリグニン分解関連機能の発現メカニズムの解明を試みる。
相互作用関連物質の探索に遅れが生じているため、この項目について特にフォーカスして検討を進める。
一方で、複合微生物系のゲノムリシーケンスおよびde novoアセンブリを行うことで、複合微生物境内細菌叢の遺伝子機能の推測を行い、細菌がどのような影響を及ぼしているのかについての検討をを進めたい。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
