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環境ダイレクトに選抜された植物分解酸化還元酵素の解析

研究課題

研究課題/領域番号 19K15881
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分40020:木質科学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

堀 千明  北海道大学, 工学研究院, 助教 (50722948)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード木材腐朽 / バイオマス / 木材分解酵素 / 植物細胞壁 / 木材腐朽菌
研究開始時の研究の概要

これまでの研究では、植物成分の分解に関わる酵素(セルラーゼ等)について、単離された微生物から一つずつ生化学的解析を進めることで詳細な分子機能が明らかになってきた。しかし、環境下において様々な微生物が存在する場合の植物分解についてはほとんど知見が得られていなかった。そこで、本研究では実際に自然環境下で選抜された酵素について生化学的解析を行い、より効率的な植物分解メカニズムを明らかにすることを目標としている。このような知見は植物バイオマス成分を分解する糖化技術を効率化することに繋がると考えている。

研究成果の概要

これまでの研究では、植物成分の分解に関わる酵素(セルラーゼ等)について、単離された微生物から一つずつ生化学的解析を進めることで詳細な分子機能が明らかになってきた。しかし、環境下において様々な微生物が存在する場合の植物分解についてはほとんど知見が得られていなかった。そこで、本研究では実際に自然環境下で選抜された酵素について生化学的解析を行い、より効率的な植物分解メカニズムを明らかにできた。このような知見は植物バイオマス成分を分解する糖化技術を効率化することに繋がると考えている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物細胞壁の主要な高分子成分(セルロース・ヘミセルロース・リグニン)の分解酵素については、腐朽木材から単離された菌を試験管内で培養・単離・解析することで検証されてきた。一方で環境中で実際に働いている酵素についての理解は不十分であった。そこで本研究では、これら自然環境下での木材分解酵素を対象として、酵素を生化学的に解析し、多様な微生物が関与する分解酵素の一部を明らかにした。

報告書

(3件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 5件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 8件、 招待講演 6件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Forest Products Laboratory/JGI institute(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] USDA Forest Products Laboratory(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Impact of abiotic stress on the regulation of cell wall biosynthesis in <i>Populus trichocarpa</i>2020

    • 著者名/発表者名
      Hori Chiaki、Yu Xiang、Mortimer Jenny C.、Sano Ryosuke、Matsumoto Tomoko、Kikuchi Jun、Demura Taku、Ohtani Misato
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology

      巻: 37 号: 3 ページ: 273-283

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.20.0326a

    • NAID

      130007907472

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • 年月日
      2020-09-25
    • 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] Identifying transcription factors that reduce wood recalcitrance and improve enzymatic degradation of xylem cell wall in Populus2020

    • 著者名/発表者名
      Hori Chiaki、Takata Naoki、Lam Pui Ying、Tobimatsu Yuki、Nagano Soichiro、Mortimer Jenny C.、Cullen Dan
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 22043-22043

    • DOI

      10.1038/s41598-020-78781-6

    • NAID

      120007189282

    • 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] Transport-coupled ubiquitination of the borate transporter BOR1 for its boron-dependent degradation2020

    • 著者名/発表者名
      A. Yoshinari, T. Hosokawa, M. P. Beier, K. Oshima, Y. Ogino, C. Hori, T. E. Takasuka, Y. Fukao, T. Fujiwara and J. Takano
    • 雑誌名

      Plant Cell

      巻: 33(2) 号: 2 ページ: 420-438

    • DOI

      10.1093/plcell/koaa020

    • 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
  • [雑誌論文] Isolation of poly[d-lactate (LA)-co-3-hydroxybutyrate)]-degrading bacteria from soil and characterization of d-LA homo-oligomer degradation by the isolated strains2020

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Hori, Tomohiro Sugiyama, Kodai Watanabe, Jian Sun,Yuu Kamada Toshihiko Ooi, Takuya Isono,Toshifumi Satoh, Shin-ichiro Sato, Seiichi Taguchi, Ken'ichiro Matsumoto
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 179 ページ: 109231-109231

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2020.109231

    • 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
  • [雑誌論文] Proteomic Characterization of Lignocellulolytic Enzymes Secreted by the Insect-Associated Fungus Daldinia decipiens oita, Isolated from a Forest in Northern Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Hori Chiaki、Song Ruopu、Matsumoto Kazuki、Matsumoto Ruy、Minkoff Benjamin B.、Oita Shuzo、Hara Hideho、Takasuka Taichi E.
    • 雑誌名

      Applied and Environmental Microbiology

      巻: 86 号: 8

    • DOI

      10.1128/aem.02350-19

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synergy of valine and threonine supplementation on poly(2-hydroxybutyrate-block-3-hydroxybutyrate) synthesis in engineered Escherichia coli expressing chimeric polyhydroxyalkanoate synthase2020

    • 著者名/発表者名
      Sudo Maho、Hori Chiaki、Ooi Toshihiko、Mizuno Shoji、Tsuge Takeharu、Matsumoto Ken'ichiro
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 129 号: 3 ページ: 302-306

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2019.09.018

    • NAID

      120006980040

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ゲノム情報解析で明らかとなった多様な木材腐朽菌の起源と進化2019

    • 著者名/発表者名
      Hori Chiaki、Yoshida Makoto、Igarashi Kiyohiko、Samejima Masahiro
    • 雑誌名

      木材学会誌

      巻: 65 号: 4 ページ: 173-188

    • DOI

      10.2488/jwrs.65.173

    • NAID

      130007741345

    • ISSN
      0021-4795, 1880-7577
    • 年月日
      2019-10-25
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Genome sequence of Striga asiatica provides insight into the evolution of plant parasitism.2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida S. et al.
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 29 号: 18 ページ: 3041-3052

    • DOI

      10.1016/j.cub.2019.07.086

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxidase (RuBisCO)-mediated de novo synthesis of glycolate-based polyhydroxyalkanoate in Escherichia coli.2019

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto K, Saito J, Yokoo T, Hori C, Nagata A, Kudoh Y, Ooi T, Taguchi S.
    • 雑誌名

      J. Biosci. Bioeng.

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 302-306

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2019.03.002

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Structural Integrity of Lignin Is Crucial for Resistance against Striga hermonthica Parasitism in Rice2019

    • 著者名/発表者名
      Mutuku J. Musembi、Cui Songkui、Hori Chiaki、Takeda Yuri、Tobimatsu Yuki、Nakabayashi Ryo、Mori Tetsuya、Saito Kazuki、Demura Taku、Umezawa Toshiaki、Yoshida Satoko、Shirasu Ken
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 179 号: 4 ページ: 1796-1809

    • DOI

      10.1104/pp.18.01133

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 植物バイオマス分解利用に関する基礎研究2021

    • 著者名/発表者名
      堀千明
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021年度大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 微生物による木材腐朽の多様性に関するオミクス解析2021

    • 著者名/発表者名
      堀千明
    • 学会等名
      第71回 日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] RuBisCO経路を利用した組換え大腸菌によるポリヒドロキシアルカン酸の合成とRuBisCO評価系への応用2021

    • 著者名/発表者名
      藤原悠暉、斎藤樹理、永田暁洋、大潟祥梧、二宮太樹、谷口遼、松本直己、堀千明、大井俊彦、蘆田弘樹、松本謙一郎
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021年度大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Aspergillus nidulans由来新規ラムのガラクツロナンリアーゼの機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤昴希、鈴木裕満、鈴木健吾、酒井杏匠、高須賀太一、堀千明、加藤雅士、志水元亨
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021年度大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 病原性腐朽菌ベッコウタケ 由来ラッカーゼ と樹木由来生体防御物質との反応2020

    • 著者名/発表者名
      久保田美穂、堀千明、大井俊彦、松本謙一郎
    • 学会等名
      糸状菌分子生物学カンファレンス若手の会2020年度大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 微生物による木材腐朽の多様性に関するオミクス解析2019

    • 著者名/発表者名
      堀千明
    • 学会等名
      セルロース学会北海道・東北支部セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Meta-multi omics analyses of wood decay in nature.2019

    • 著者名/発表者名
      Hori C
    • 学会等名
      Asian Micology Congress 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 担子菌によるバイオマス分解のメカニズム2019

    • 著者名/発表者名
      堀千明
    • 学会等名
      第33回セルラーゼ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microbial strategy for wood degradation in nature ecosystem2019

    • 著者名/発表者名
      Hori C
    • 学会等名
      International Symposium on Biopolymer Synthesis and Degradation
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 木材腐朽菌による植物分解の多様性と進化2019

    • 著者名/発表者名
      堀千明
    • 学会等名
      第63回日本菌学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Enzymatic mechanism of tolerance to tree defense substrates by the pathogen.2019

    • 著者名/発表者名
      Kubota M, Matsumoto R, Hori C, Ooi T, Matsumoto K
    • 学会等名
      Hokkaido University-National Central University Joint Symposium on Material Chemistry and Physics 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular mechanism of detoxifying plant defense substrates by wood decay fungi.2019

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto R, Hori C, Ooi T, Matsumoto K
    • 学会等名
      ICBP2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular mechanism of detoxifying plant defense substrates by wood pathogens2019

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto R, Hori C, Ooi T, Matsumoto K
    • 学会等名
      International Symposium on Biopolymer Synthesis and Degradation
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The mechanism of conifer wood degradation by white-rot fungus, Phlebiopsis gigantea2019

    • 著者名/発表者名
      Iwata M, Hori C, Ooi T, Matsumoto K
    • 学会等名
      International Symposium on Biopolymer Synthesis and Degradation
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In vitro analysis of D-lactyl-CoA-polymerizing enzyme in lactate-containing polyhydroxyalkanoates synthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Arai S, Iijima M, Hori C, Utsunomia C, Ooi T, Taguchi S, Matsumoto K
    • 学会等名
      International Symposium on Biopolymer Synthesis and Degradation
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In vitro evolution of polyester synthase for enhanced production of 2-hydroxybutyrate-containing polymer2019

    • 著者名/発表者名
      Hosoe Y, Aoki S, Hori C, Ooi T, Taguchi S, Matsumoto K
    • 学会等名
      International Symposium on Biopolymer Synthesis and Degradation
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新規配列制御型グリコール酸ポリマーの生合成と構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      梶川彩香、榊原早也果、荒井修造、大井俊彦、堀千明、松本謙一郎
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020年度大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物資源の分解利用へ~メタ環境のオミクス解析・樹木とキノコ(真菌類)の解析2019

    • 著者名/発表者名
      堀千明
    • 学会等名
      超異分野meetup
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 生立木が生産する生体防御物質に対する病原性木材腐朽菌の分解メカニズムの解析2019

    • 著者名/発表者名
      松本壘、堀千明、宮本敏澄、重冨建吾、佐野雄三、大井俊彦、松本謙一郎
    • 学会等名
      第19回糸状菌分子生物学コンファレンス
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RubisCO) 反応を経由したグリコール酸ポリマー生合成系とその応用2019

    • 著者名/発表者名
      大潟祥梧、永田暁洋、齋藤樹理、横尾俊憲、工藤悠希、堀千明、大井俊彦、田口精一、松本謙一郎
    • 学会等名
      第71回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 担子菌由来の新規な高機能性リパーゼの利用2021

    • 発明者名
      堀 千明
    • 権利者名
      堀 千明
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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