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2016 年度 実施状況報告書

陸域有機物の海洋流入増大に備えたリグニン動態追跡用分子マーカーの樹立

研究課題

研究課題/領域番号 15KT0123
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

大田 ゆかり  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋生命理工学研究開発センター, グループリーダー代理 (40399572)

研究分担者 秦田 勇二  埼玉工業大学, 工学部, 教授 (20399562)
渡邊 隆司  京都大学, 生存圏研究所, 教授 (80201200)
西村 裕志  京都大学, 生存圏研究所, 助教 (50553989)
研究期間 (年度) 2015-07-10 – 2019-03-31
キーワードリグニン / 海洋微生物 / 芳香族化合物代謝
研究実績の概要

本研究は、海洋に流入する陸域由来の有機炭素(Terrestrial Organic Carbon; TOC)に含まれるリグニンの動態を追跡するために有用な分子マーカーを見出すことを目的とする。
H27年度までに、種々の分類学的系統群に属するバクテリアを中心とする微生物23株を用いて、リグニンに関連する合成モデル低分子芳香族化合物を添加して培養した際に生成される代謝物を網羅的に調査してきた。
H28年度には、これまでの合成モデル化合物での試験に加え、天然バイオマス成分として、植物から抽出したリグニン含有画分に対する代謝試験を実施した。本試験では、ユーカリ、スギ、タケ、イネの粉砕物から、ジオキサンを用いて抽出される成分を窒素雰囲気下で乾固し、これを粗リグニン画分として、微生物培養液に添加した。各粗リグニン画分から培養に伴い生成される代謝物をLCMSで分析、多変量解析を用いて、固有の代謝物の分子量情報の抽出を行った。その結果、用いた微生物の系統分類学的位置よりもむしろ、それぞれの微生物が持つ特徴的なバイオマス分解酵素活性に依存する一連の代謝物が見出された。さらに、これらの多様な代謝物の中には、被検基質の原料として使用した植物種が異なるにも関わらず、普遍的に生成される分子も見出され、リグニン動態追跡用マーカーの候補分子としての可能性が示唆された。候補となる分子の精密分子量情報から代謝物分子の組成式を計算し、天然リグニンの構造と照らし合わせて、その構造を予測した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究実施計画通り、リグニンを含む天然バイオマス成分に対する種々の微生物代謝を実施し、各微生物が持つバイオマス分解酵素活性に依存した代謝物の多様性と普遍性を見出すことができた。また本研究の目的であるリグニン動態追跡用マーカーの候補となる分子を見出すことができた。

今後の研究の推進方策

被検対象となった微生物の16S, 18SrDNAの塩基配列解析を行い、正確な分類学的位置を決定する。
リグニン動態追跡用マーカーの候補となる分子については、詳細な質量分析を進め、予測される構造を裏付けるための構造解析データを収集する。

次年度使用額が生じた理由

H28年度には、天然バイオマス調製に必要なマンパワーを確保するための補助員新規雇用を計画した。しかし、外部機関からのバイオマス提供やサンプル調製支援を受けることができたため、雇用は行わなかった。

次年度使用額の使用計画

H28年度の研究実施により見出された新規分子マーカー候補の詳細な構造解析に必要な分析費として使用する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] シリーズ:大学・官公庁研究機関の研究室紹介(114)2016

    • 著者名/発表者名
      大田ゆかり
    • 雑誌名

      紙パルプ技術協会誌

      巻: 第70巻 第12号(通巻第789号) ページ: 76-77

  • [学会発表] Sphingobium sp. YG1ゲノムからのCα位ヒドロキシ基酸化能を有すshort-chain dehydrogenase/reductase 遺伝子の探索2017

    • 著者名/発表者名
      西真郎、前田亜鈴悠、坪内泰志、大田ゆかり
    • 学会等名
      第11回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      神奈川県藤沢市、慶応義塾大学
    • 年月日
      2017-03-03
  • [学会発表] 海洋性細菌のリグニン分解酵素による木質バイオマス成分変換機構の理解2017

    • 著者名/発表者名
      嶋根康弘、大田ゆかり、前田亜鈴悠、片平正人、永田崇、山置祐大、渡辺隆司
    • 学会等名
      第335回生存圏シンポジウム・生存圏ミッションシンポジウム
    • 発表場所
      京都府宇治市、京都大学
    • 年月日
      2017-02-23
  • [学会発表] 海底下嫌気性微生物群集のリグニン関連モノマー代謝2016

    • 著者名/発表者名
      大田ゆかり、前田亜鈴悠、黒澤佳奈子、市川淳子、田角栄二、井町寛之、稲垣史生
    • 学会等名
      第61回リグニン討論会
    • 発表場所
      京都府宇治市、京都大学
    • 年月日
      2016-10-28
  • [学会発表] 海洋環境からのGuaiacylglycerol-β-guaiacyl ether - Cα位酸化酵素の探索2016

    • 著者名/発表者名
      前田亜鈴悠、西真郎、坪内泰志、大田ゆかり
    • 学会等名
      第61回リグニン討論会
    • 発表場所
      京都府宇治市、京都大学
    • 年月日
      2016-10-28
  • [学会発表] Enzymatic Cascade of a Marine Novosphingobium Cleaving β-O-4 Linkages of a Wood Component, Lignin2016

    • 著者名/発表者名
      Yukari Ohta, Shinro Nishi, Ryoichi Hasegawa, Yuji Hatada
    • 学会等名
      Extremophiles 2016
    • 発表場所
      京都府京都市、京都大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 国際学会
  • [学会発表] 海洋性細菌によるリグニン分解とその有用利用2016

    • 著者名/発表者名
      大田ゆかり
    • 学会等名
      第57回海中海底工学フォーラム
    • 発表場所
      東京都目黒区、東京大学生産技術研究所
    • 年月日
      2016-04-22
    • 招待講演
  • [図書] 農林水産物由来高機能材料2016

    • 著者名/発表者名
      大田ゆかり
    • 総ページ数
      312(185-195)
    • 出版者
      株式会社エヌ・ティー・エス

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公開日: 2018-01-16  

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