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陸上養殖のための干潟を模倣したバイオリアクターの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H03851
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 水圏生産科学
研究機関摂南大学 (2019-2020)
京都大学 (2017-2018)

研究代表者

豊原 治彦  摂南大学, 農学部, 教授 (90183079)

研究分担者 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, 農学研究科, 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)
研究期間 (年度) 2017 – 2020
研究課題ステータス 中途終了 (2020年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2020年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワードバイオリアクター / 干潟リアクター / セルラーゼ / 酵素 / 環境酵素 / 陸上養殖 / アサリ / 消化酵素 / 干潟 / メイオべントス
研究実績の概要

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/mgprotein 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/mgprotein 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。
また、基礎的な知見としてヤマトシジミセルラーゼに存在する炭化水素結合ドメイ(CBM)ンに関する機能解析を行った。その結果、ヤマトシジミのCBMは、α-セルロースに高い親和性を有しており、結晶性セルロースとの高い結合性が示された。高塩濃度でも結合能を保持していることから、干潟などの環境中で、このドメインがセルラーゼ触媒ドメインをセルロース結晶につなぎとめる役割を果たしていることが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Aquatic invertebrate's Carbohydrate-binding module assists environmental cellulase to immobilize in wetland sediments2021

    • 著者名/発表者名
      Wen Liu, Hiroshi Kamitakahara, Shingo Maegawa, Haruhiko Toyohara
    • 雑誌名

      Plankton and Benthos Research

      巻: 16 号: 3 ページ: 191-199

    • DOI

      10.3800/pbr.16.191

    • NAID

      130008069997

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mineralogical composition of tidal flat sediments in Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Asakawa Shota、Watanabe Tetsuhiro、Lyu Han、Funakawa Shinya、Toyohara Haruhiko
    • 雑誌名

      Soil Science and Plant Nutrition

      巻: 66 号: 4 ページ: 615-623

    • DOI

      10.1080/00380768.2020.1787082

    • NAID

      210000158367

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cellulase activity and stable isotope signature of benthic macroinvertebrates in estuarine habitats: potential assimilation of land-derived organic matter2019

    • 著者名/発表者名
      Kanaya Gen、Tanimura Aya、Niiyama Takatoshi、Toyohara Haruhiko
    • 雑誌名

      Plankton and Benthos Research

      巻: 14 号: 4 ページ: 315-319

    • DOI

      10.3800/pbr.14.315

    • NAID

      130007751268

    • ISSN
      1880-8247, 1882-627X
    • 年月日
      2019-11-27
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Wetland environmental bioreactor system contributes to the decomposition of cellulose2019

    • 著者名/発表者名
      Liu Wen、Tanimura Aya、Nagara Yumi、Watanabe Tetsuhiro、Maegawa Shingo、Toyohara Haruhiko
    • 雑誌名

      Ecology and Evolution

      巻: 9 号: 14 ページ: 8013-8024

    • DOI

      10.1002/ece3.5326

    • NAID

      120006712299

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 短期飼育によるヤマトシジミの高品質化2018

    • 著者名/発表者名
      野尻侑、橋栞太、豊原治彦
    • 雑誌名

      日本水産学会誌

      巻: 84 ページ: 826-834

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [図書] 水圏生物タンパク質科学の新展開2020

    • 著者名/発表者名
      尾島孝男、落合芳博
    • 総ページ数
      334
    • 出版者
      恒星社厚生閣
    • ISBN
      9784769916574
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2024-03-28  

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