研究課題/領域番号 |
22K12457
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分64030:環境材料およびリサイクル技術関連
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研究機関 | 新居浜工業高等専門学校 |
研究代表者 |
喜多 晃久 新居浜工業高等専門学校, 生物応用化学科, 准教授 (00555162)
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研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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キーワード | 共生系 / 短桿菌 / 球菌 / 微生物共生システム / バイオプロセス / 合成菌叢 / キチン |
研究開始時の研究の概要 |
本研究では、海洋性キチン分解菌叢(微生物の集合体)からキチン分解に関与する未知微生物群を単離し、人工的に合成菌叢を構築する。次いで、構築した合成菌叢を用いて、共生系によるキチン分解機構を遺伝子発現および代謝の観点から解明する。また、合成菌叢による未処理エビ殻からの有機酸連続培養システムを構築し、得られた有機酸を二段階発酵によりメタンや高機能化学品に変換することによって、微生物共生系によるバイオプロセスのモデル系を構築する。
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研究実績の概要 |
これまでの研究において、キチン分解菌叢からの優占種の単離を試みてきたが、単離された微生物は優占種ではないBacillus属やVibrio属などであり、単独でキチンを分解することはできなかった。そのため、キチン分解に関与する微生物の増殖は、他の微生物との共生が必須であり、単独で単離することが困難であると推測された。そこで、これまでのように単一の微生物を単離するのではなく、限界希釈法を繰り返すことによりキチン分解共生系の単純化を試みた。1度目の限界希釈法で得られた最大希釈度の培養液を顕微鏡観察したところ、キチンの結晶に付着した短桿菌とその周囲に浮遊する球菌の2種類が主に観察され、様々な形状の微生物が混在していたオリジナルの分解菌叢と比較して、微生物の種類が明らかに減少していた。このことから、限界希釈法により夾雑菌の多くが排除されたことが示唆された。さらなる夾雑菌の排除を試みるため、限界希釈法で得られた培養液を継代培養し、抗生物質(アンピシリン、ゲンタマイシン、クロラムフェニコール)を添加したところ、アンピシリンとゲンタマイシンにおいてキチン分解および菌叢の増殖が確認できた。この結果から、キチン分解に関与している微生物群はアンピシリンとゲンタマイシン耐性を持つことが明らかとなった。そこで、抗生物質添加で増殖が確認できた培養液を用いて、さらに限界希釈法を繰り返したところ、最大希釈度で得られた培養液には、やはりキチンに付着した短桿菌とその周囲に浮遊する球菌が確認されたため、この2種類の微生物の共生関係とキチン分解への関与が強く示唆された。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
限界希釈法や抗生物質の使用により、菌叢中の夾雑菌の多くが排除されたことが示唆された。さらに、共生系によるキチン分解には、キチンの結晶に付着した短桿菌と、その周辺に浮遊する球菌が関与していることが強く示唆された。しかし、限界希釈法により得られた菌叢が、オリジナルの分解菌叢と比較してどの程度まで単純化されたのかが解析できていないため、区分を「やや遅れている」と総括した。
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今後の研究の推進方策 |
限界希釈法により得られた菌叢の菌叢解析を行い、オリジナル菌叢と比較してどの程度単純化されたのかを解析する。オリジナル菌叢と比較して90%以上の単純化が達成された場合は、トランスクリプトミクスおよびメタボロミクス的観点からキチン代謝機構の本流を明らかにしていく。
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