植物性乳酸菌の自然界における動態解析と乳酸菌定着植物での病害抑制現象の基盤解明

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K22300
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高橋 英樹 東北大学, 農学研究科, 教授 (20197164)
• 研究分担者: 北澤 春樹 東北大学, 農学研究科, 教授 (10204885)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2022-03-31
• キーワード: 植物性乳酸菌 / 環境微生物 / 植物免疫

研究実績の概要

本研究では自然界に生息する微生物の中で植物性乳酸菌に注目し、植物性乳酸菌の環境中における循環と、植物性乳酸菌が植物にどのような関係を持っているのかを、植物の病害抑制効果の視点から明らかするにことを目的としている。植物性乳酸菌は動物の自然免疫システムを活性化させて、ヒトや家畜の健康に寄与することが知られているが、その植物性乳酸菌の由来については十分な理解がなされていない。また、植物の茎葉には、植物性乳酸菌が定着しているが、自然界における植物に対する植物性乳酸菌の役割についての理解は不十分である。植物性乳酸菌の環境中における動態と、植物に対する病害抑制効果を評価することにより、環境中における植物性乳酸菌と植物・動物との相互関係を包括的理解しようとするものであり、植物の病害防除への応用も期待される。本年度は、既報のRAPDマーカーに加え、まだRAPDマーカーが見出されていない乳酸菌株についても、新たなRAPDマーカー選抜用プライマーを用いて、菌株特異的なRAPDプライマーの単離を継続するRAPDプライマーを用いて、植物性乳酸菌株を定着された植物体内における、同菌株のトレースを実施する予定であった。しかし、コロナ禍の影響により十分な実験時間が確保できなかったため、新規RAPDマーカーに単離と、植物性乳酸菌株が定着された植物体内での同菌の検出には至っていない。一方、家畜の腸内から単離された植物性乳酸菌と腸管免疫についても解析を進めており、飼料中に植物性乳酸菌を混合することにより、腸管免疫の賦活化が確認されている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

コロナ禍の影響により十分な実験時間が確保できなかったため、新規RAPDマーカーに単離と、植物性乳酸菌株を施用した植物体内での同菌の検出には至っていない。

今後の研究の推進方策

これまでは、25塩基のオリゴDNAを作成し、アニーリング温度(55-60℃)のPCR反応において、安定的に特定の菌株に由来するDNAのみから増幅産物が検出されるものをRAPDプライマーとしていたが、このオリゴDNAの長さを30-40塩基のプライマーに変更し、植物性乳酸菌を菌株レベルで特異的に検出できるRAPDプライマーの種類をさらに増やした上で、植物体内における植物性乳酸菌株の検出を継続する。

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍の影響により十分な実験時間が確保できなかったため、新規RAPDマーカーに単離と、植物性乳酸菌株を施用した植物体内での同菌の検出が出来なかった。次年度は、新規なRAPDプライマーを作成するため、このオリゴDNAの長さを30-40塩基のプライマーに変更し、植物性乳酸菌を菌株レベルで特異的に検出できるRAPDプライマーの種類をさらに増やした上で、植物体内における植物性乳酸菌株の検出を継続する。
研究経費は、上述の実験を実施するため、オリゴDNA合成やPCR反応酵素などの分子生物関連試薬、一般試薬、プラスチックチップ・チューブなどの実験消耗品に使用する。

研究成果

• [雑誌論文] Efficient selection of new immunobiotic strains with antiviral effects in local and distal mucosal sites by using porcine intestinal epitheliocytes. (2020)
  • 著者名/発表者名: Leonardo Albarracin, Valeria Garcia-Castillo†, Yuki Masumizu, Yuhki Indo, Md Aminul Islam, Yoshihito Suda, Apolinaria Garcia-Cancino, Hisashi Aso, Hideki Takahashi, Haruki Kitazawa and Julio Villena
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 11 ページ: 543
  • DOI: 10.3389/fimmu.2020.00543
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Exopolysaccharides from Streptococcus thermophilus ST538 modulate the antiviral innate immune response in porcine intestinal epitheliocytes. (2020)
  • 著者名/発表者名: Mizuno H, Tomotsune K, Islam MA, Funabashi R, Albarracin L, Ikeda-Ohtsubo W, Aso H, Takahashi H, Kimura K, Villena J, Sasaki Y and Kitazawa H
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 11 ページ: 894
  • DOI: 10.3389/fmicb.2020.00894
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Lipoteichoic acid is involved in the ability of the immunobiotic strain Lactobacillus plantarum CRL1506 to modulate the intestinal antiviral innate immunity triggered by TLR3 activation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiroya Mizuno, Lorena Arce, Kae Tomotsune, Leonardo Albarracin, Ryutaro Funabashi, Daniela Vera, Md. Aminul Islam, Maria Guadalupe Vizoso-Pinto, Hideki Takahashi, Yasuko Sasaki, Haruki Kitazawa and Julio Villena
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 11 ページ: 571
  • DOI: 10.3389/fimmu.2020.00571
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The exopolysaccharide of Lactobacillus fermentum UCO-979C is partially involved in its immunomodulatory effect and its ability to improve the resistance against Helicobacter pylori infection. (2020)
  • 著者名/発表者名: Valeria Garcia-Castillo, Guillermo Marcial, Leonardo Albarracn, Mikado Tomokiyo, Patricia Clua, Hideki Takahashi, Haruki Kitazawa, Apolinaria Garcia-Cancino and Julio Villena
  • 雑誌名: Microorganisms 巻: 8 ページ: 479
  • DOI: 10.3390/microorganisms8040479
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evaluation of fat accumulation and adipokine production during the long-term adipogenic differentiation of porcine intramuscular preadipocytes and study of the influence of immunobiotics. (2020)
  • 著者名/発表者名: Tada, A., Kober, A.H., Islam, M.A., Igata, M., Takagi, M., Suzuki, M., Aso, H., Ikeda-Ohtsubo, W., Yoda, K., Miyazawa, K., He, F., Takahashi, H., Villena, J. and Kitazawa, H.
  • 雑誌名: Cells 巻: 9 ページ: 1715
  • DOI: 10.3390/cells9071715
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著