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振盪フラスコの気相環境に着目した新たな微生物培養法の提案とその利用

研究課題

研究課題/領域番号 16J00800
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 応用微生物学
研究機関筑波大学

研究代表者

高橋 将人  筑波大学, 生命環境系, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2017年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2016年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード振盪フラスコ培養 / 二酸化炭素 / 酸素 / 集積培養 / 純粋培養 / モニタリング / サンプリング / 二酸化炭素換気 / 二酸化炭素換気能
研究実績の概要

振盪培養中のフラスコ内の気相環境のガス成分の変化が、培養微生物群集や単一菌株に及ぼす影響はほとんど研究されておらず、未解明である。平成29年度は、申請者が発見した新奇な現象(振盪フラスコ培養中の間欠的な気相環境への操作が集積される培養微生物群集に影響を及ぼす)を対象に、平成28年度に実施した課題①【新奇な現象のメカニズムの解析】と課題②【単一菌を用いた振盪フラスコ培養法の解析】に対して詳細な解析を行い、課題③【Automatic Aeration Flask System(AAFS)の改良】を行い、以下の点を明らかにした。
課題①に対して:従来法では、設定培養温度と同じ至適培養温度である微生物が優先化するが、振盪フラスコ培養中に間歇的な通気を行い一時的な溶存CO2濃度の低下をもたらすことで、至適培養温度が低い微生物が優先化することが明らかとなった。これらの微生物種は、本来の至適培養温度下と異なる性質を有することが示唆され、近年、改めて定義された微生物種が含まれていた。
課題②に対して:坂口フラスコと三角フラスコを用いた振盪培養結果から、気相部のCO2を除去することで、従来法と比べてEscherichia coliの増殖が改善することが明らかとなった。また、Saccharomyces cerevisiaeの増殖は改善できなかったが、S. cerevisiaeを用いてフラスコ気相部のCO2濃度やO2濃度が鉛直方向に濃度勾配が形成していることを見出した。
課題③に対して:予めCO2ガスと新鮮空気を混合ガス容器内に充填させ、コンプレッサーの代わりに混合ガス容器をAAFSに接続し、フラスコ気相部に一定速度で通気できる定速制御型と、コンプレッサーの代わりに純CO2ガスボンベをAAFSに接続し、フラスコ気相部への通気口の上流に設けた電磁弁とCDMSSをPID制御で接続した変速フィードバック型を開発した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Effect of intermittent opening of breathable culture plugs and aeration of headspace on the structure of microbial communities in shake-flask culture2018

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Masato、Aoyagi Hideki
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: in press 号: 1 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2018.01.009

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Practices of shake-flask culture and advances in monitoring CO2 and O22018

    • 著者名/発表者名
      Masato Takahashi, Hideki Aoyagi
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: in press 号: 10 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1007/s00253-018-8922-8

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a circulation direct sampling and monitoring system for O2 and CO2 concentrations in the gas-liquid phases of shake flask systems during microbial cell culture2017

    • 著者名/発表者名
      Masato Takahashi, Yoshisuke Sawada, Hideki Aoyagi
    • 雑誌名

      AMB Express

      巻: 7 号: 1 ページ: 163-163

    • DOI

      10.1186/s13568-017-0464-4

    • NAID

      120007134876

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 振盪フラスコ培養中のフラスコ気相部が培養微生物群集に及ぼす影響の解析2017

    • 著者名/発表者名
      高橋 将人、青柳秀紀
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会 ポスター発表
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 従来の微生物培養法の特性:問題点と解決策の提案2017

    • 著者名/発表者名
      青柳秀紀、高橋将人、斎藤涼、長谷川智弘、小林和輝、高野力
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会 シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 種々のフラスコを用いた振盪培養法の解析2016

    • 著者名/発表者名
      高橋 将人
    • 学会等名
      日本生物工学会東日本支部 第11回学生発表討論会
    • 発表場所
      八王子セミナーハウス(東京都・八王子市)
    • 年月日
      2016-11-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Behavior analysis of CO2 and O2 in gas-liquid phases of shake flask during cultivation2016

    • 著者名/発表者名
      Masato TAKAHASHI
    • 学会等名
      SBJ2016 第68回日本生物工学会
    • 発表場所
      ANAクラウンプラザホテル富山(富山県・富山市)
    • 年月日
      2016-09-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 振盪フラスコ培養中の気相および液相のCO2とO2の挙動解析2016

    • 著者名/発表者名
      高橋 将人
    • 学会等名
      SBJ2016 日本生物工学会若手会
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県・富山市)
    • 年月日
      2016-09-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] フラスコの気相環境に着目した自動通気振盪フラスコ培養システムの開発と利用2016

    • 著者名/発表者名
      高橋 将人
    • 学会等名
      日本生物工学会若手会 夏のセミナー
    • 発表場所
      ホテルコンチネンタル府中(東京都・府中市)
    • 年月日
      2016-07-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Development of novel microbial culture system focused on the headspace of the shake flask2016

    • 著者名/発表者名
      Masato TAKAHASHI
    • 学会等名
      International Symposium on New Frontiers in Microbiology and Biotechnology
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-07-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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