安定同位体標識法による生分解性プラスチック分解菌の環境動態解析

• 研究課題/領域番号: 22350067
• 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: 環境関連化学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 中島 敏明 筑波大学, 生命環境系, 筑波大学・生命環境系・ (80241777)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2012年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2011年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2010年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: 生分解性物質 / 生分解性プラスチック / 安定同位体標識法 / モノマーリサイクル

研究概要

本研究では、実環境中での生プラ分解に関する微生物群の動態解析を目的として、13C でラベル化した生プラを用い解析を行った。13C でラベル化した PHB フィルム(13C -PHB)を灰色低地土壌に埋設し、7 日ごとにプラスチック表面から DNA を抽出し、13C -DNA のみを選択的に回収した。これらの DNA を T -RFLP 解析に供し、 PHB 分解菌の経時的な微生物群集構造の変化を調べた。その結果、この DNA は、ほぼ13C -DNA で構築されていることが明らかとなった。このことより、PHB フィルム表面に存在する微生物のほとんどが、PHB を資化していることが示唆された。13C-DNA を T-RFLP 解析に供した結果、埋設 7 日目から特異的な微生物叢が確認できた。クローン解析の結果、本土壌では PHB 分解菌は、ほぼ単一の種によって優先されていることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Rapid and simple colorimetric assay for detecting the enzymatic degradation of biodegradable plastic films (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Shinozaki, T. Watanabe, T. Nakajima-Kambe, H. K. Kitamoto
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioeng 巻: 115 ページ: 111-114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzymatic degradation of polyester films by a cutinase-like enzyme from Pseudozyma antarctica: surface plasmon resonance and atomic force microscopy study (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Shinozaki, Y. Kikkawa, S. Sato, T. Fukuoka, T. Watanabe, S. Yoshida, T. Nakajima-Kambe, H. K. Kitamoto
  • 雑誌名: Appl. Microbiol. Biotechnol.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Purification and properties of novel aliphatic-aromatic co-polyesters degrading enzymes from newly isolated Roseateles depolymerans strain TB-87 (2013)
  • 著者名/発表者名: A. A. Shah, T. Eguchi, D. Mayumi, S. Kato, N. Shintani, N. R. Kamini, T. Nakajima-Kambe
  • 雑誌名: Polym. Degrad. Stab 巻: 98 ページ: 609-618
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biodegradable plastic-degrading enzyme from Pseudozyma antarctica: cloning, sequencing, and characterization. (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Shinozaki, T. Morita, X. H. Cao, S. Yoshida, M. Koitabashi, T. Watanabe, K. Suzuki, Y. Sameshima-Yamashita, T. Nakajima-Kambe, T. Fujii, H. K. Kitamoto
  • 雑誌名: Appl. Microbiol. Biotechnol.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Purification, cloning and expression of an Aspergillus niger lipase for degradation of poly(lactic acid) and poly(epsilon-caprolactone). (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nakajima-Kambe, N. G. Edwinoliver, H. Maeda, K. Thirunavukarasu, M. K. Gowthaman, K. Masaki, S. Mahalingam, N. R. Kamini
  • 雑誌名: Polym. Degrad. Stab. 巻: 97 ページ: 139-144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Purification and properties of novel aliphatic-aromatic co-polyesters degra ding enzymes from newly isolated Roseateles depolymerans strain TB-87 (2012)
  • 著者名/発表者名: Shah, A. A.
  • 雑誌名: Polymer Degradation and Stability 巻: 98 号: 2 ページ: 609-618
  • DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2012.11.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Purification, cloning and expression of an Aspergillus niger lipase for degradation of poly(lactic acid) and poly(epsilon-caprolactone) (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakajima-Kambe, T.
  • 雑誌名: Polymer Degradation and Stability 巻: 97 号: 2 ページ: 139-144
  • DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2011.11.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phyllosphere yeasts rapidly break down biodegradable plastics (2011)
  • 著者名/発表者名: H. K. Kitamoto, Y. Shinozaki, X. H. Cao, T. Morita, M. Konishi, K. Tago, H. Kajiwara, M. Koitabashi, S. Yoshida, T. Watanabe, Y. Sameshima-Yamashita, T. Nakajima-Kambe, S. Tsushima
  • 雑誌名: AMB Express 巻: 1 ページ: 44-44
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phyllosphere yeasts rapidly break down biodegradable plastics (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitamoto, H.K
  • 雑誌名: AMB Express 巻: 1 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1186/2191-0855-1-44
  • 査読あり
• [学会発表] Enzymatic Degradation of Polyester Films by Cutinase-Like Enzyme from a Yeast Pseudozyma antarctica :a Surface Plasmon Resonance Analysis. (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Shinozaki, Y. Kikkawa, S. Sato, T. Fukuoka, D. Kitamoto, T. Watanabe, T. Nakajima-Kambe
  • 学会等名: The 9th SPSJ International Polymer Conference
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] Leptothrix sp. TB-71 と Roseateles depolymerans TB-87の共培養によるpoly(butylene succinate adipate)(PBSA) 分解速度の向上 (2012)
  • 著者名/発表者名: 羽尾純一, 中島敏明, 野村暢彦, 内山裕夫
  • 学会等名: 環境バイオテクノロジー学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都府宇治市
  • 年月日: 2012-06-25
• [学会発表] Purification and properties of novel aliphatic-aromatic copolyester degrading enzymes from newly isolated Roseateles depolymerans strain TB-87 (2012)
  • 著者名/発表者名: A. A. Shah, T. Eguchi, F. Ichihashi, D. Mayumi, S. Kato, N. Shintani, T. Nakajima-Kambe
  • 学会等名: The 1st Biotechnology World Congress
  • 発表場所: Dubai, UAE
  • 年月日: 2012-02-14
• [学会発表] Stable-Isotope Probing of plastics film for investigation of surface microbial community. (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Ohshima, N. Nomura, H. Uchiyama, T. Nakajima-Kambe
  • 学会等名: The 1st Biotechnology World Congress
  • 発表場所: Dubai, UAE
  • 年月日: 2012-02-14
• [学会発表] Degradation of PBSA by PBSA depolymerase from Leptothrix sp.TB-71,and analysis of degradation products (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsumoto, H. Uchiyama, N. Nomura, T. Nakajima-Kambe
  • 学会等名: The 1st Biotechnology World Congress
  • 発表場所: Dubai, UAE
  • 年月日: 2012-02-14
• [学会発表] Stable-Isotope Probing of plastics film for investigation of surface microbial community (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohshima, M.
  • 学会等名: The 1st Biotechnology World Congress
  • 発表場所: Dubai, UAE
  • 年月日: 2012-02-14
• [学会発表] Degradation of PBSA by PBSA depolymerase from Leptothrix sp.TB-71, and analysis of degradation products (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, Y.
  • 学会等名: The 1st Biotechnology World Congress
  • 発表場所: Dubai, UAE
  • 年月日: 2012-02-14
• [学会発表] Leptothrix sp. TB-71 とRoseateles depolymerans TB-87 の共培養によるpoly(butylene succinate adipate)(PBSA)分解速度の向上 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中島敏明
  • 学会等名: 環境バイオテクノロジー学会 2012年度大会
  • 発表場所: 京都大学宇治キャンパス
• [学会発表] 埋設生分解性プラスチックの微生物群集構造と有用遺伝子の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大嶋恵, 齋藤真理, 眞弓大介, 野村暢彦, 内山裕夫, 中島敏明
  • 学会等名: 2011 年度土壌微生物学会大会
  • 発表場所: 宮城県大崎市
  • 年月日: 2011-11-26
• [学会発表] 埋設生分解性プラスチックの微生物群集構造と有用遺伝子の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大嶋恵
  • 学会等名: 2011年度土壌微生物学会大会
  • 発表場所: シーガイア(宮城県大崎市)
  • 年月日: 2011-11-26
• [学会発表] 埋設生分解性プラスチックの微生物群集構造と有用遺伝子の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大嶋恵, 齋藤真理, 眞弓大介, 野村暢彦, 内山裕夫, 中島敏明
  • 学会等名: 第27回日本微生物生態学会大会
  • 発表場所: 京都府京都市
  • 年月日: 2011-10-08
• [学会発表] 埋設生分解性プラスチックの微生物群集構造と有用遺伝子の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大嶋恵
  • 学会等名: 第27回日本微生物生態学会大会
  • 発表場所: 京都大学(京都府京都市)
  • 年月日: 2011-10-08
• [学会発表] SIP 法を用いた生分解性プラスチック分解菌の動態解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大嶋恵, 野村暢彦, 内山裕夫, 中島敏明
  • 学会等名: 第60回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 大阪府大阪市
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] Leptothrix sp.TB-71 株由来 PBSA depolymerase の生産と分解機構の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松本唯 , 中 島 敏 明
  • 学会等名: 第60回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 大阪府大阪市
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] SIP法を用いた生分解性プラスチック分解菌の動態解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大嶋恵
  • 学会等名: 第60回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 大阪国際会議場(大阪府大阪市)
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] 細菌由来 PBSA分解酵素の分解機構の解明. (2011)
  • 著者名/発表者名: 松本唯, 中島敏明
  • 学会等名: 高分子学会(グリーンケミストリー研究発表会)
  • 発表場所: 東京都千代田区
  • 年月日: 2011-01-14
• [学会発表] 安定同位体ラベル法による生分解性プラスチック分解菌の動態解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 齋藤真理, 野村暢彦, 内山裕夫, 中島敏明(2010)
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第26回大会
  • 発表場所: 茨城県つくば市
  • 年月日: 2010-11-25
• [学会発表] 安定同位体ラベル法による生分解性プラスチック分解菌の動態解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 齋藤真理
  • 学会等名: 第26回日本微生物生態学会大会
  • 発表場所: 筑波大学(茨城県つくば市)
  • 年月日: 2010-11-25
• [図書] 微生物酵素による生分解性プラスチックのモノマーリサイクル." リサイクル・廃棄物事典 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中島敏明
  • 総ページ数: 503
  • 出版者: 産業調査会
• [図書] リサイクル・廃棄物事典 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中島敏明
  • 総ページ数: 695
  • 出版者: 微生物酵素による生分解性プラスチックのモノマーリサイクル
• [図書] リサイクル・廃棄物事典(産業調査会) (2012)
  • 著者名/発表者名: 中島敏明
  • 出版者: 微生物酵素による生分解性プラスチックのモノマーリサイクル(印刷中)
• [図書] 酵素利用技術大系NTS(小宮山眞編) (2010)
  • 著者名/発表者名: 中島敏明
  • 出版者: ポリマーを分解する酵素
• [備考]
  • URL: http://researchmap.jp/nakajimatoshiaki
• [産業財産権] 生分解性プラスチック分解酵素をコードする遺伝子の取得方法、それにより得られる新規遺伝子および酵素 (2011)
  • 発明者名: 中島敏明
  • 権利者名: 科学技術振興機構
  • 出願年月日: 2011-01-28
• [産業財産権] 新規ウレタン結合分解菌 (2010)
  • 発明者名: 中島敏明
  • 権利者名: 科学技術振興機構
  • 出願年月日: 2010-12-08
  • 外国
• [産業財産権] 新規ウレタン結合分解菌 (2010)
  • 発明者名: 中島敏明
  • 権利者名: 科学技術振興機構
  • 出願年月日: 2010-04-20
  • 外国