| 研究課題/領域番号 |
20H03070
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
藤田 雅紀 北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (30505251)
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| 研究分担者 |
木村 信忠 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ付 (30344162)
二階堂 雅人 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (70432010)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 殺藻細菌 / 有害藻類ブルーム / メタゲノム / 二次代謝産物 |
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| 研究実績の概要 |
①同定した殺藻細菌の活性安定化の検討 殺藻細菌の実環境への利用が期待されるが、継代中に殺藻活性を失うことがあり、その安定性が問題となる。そこで活性維持株を利用した活性喪失株の再活性化を検討した。その結果、活性維持株培養液を濾過滅菌したものは再活性化の機能が無かった。一方、活性維持株と活性喪失株を共存させると、活性が回復する例が認められ、なんらかの相互作用の存在が示された。
②赤潮・アオコ発生促進に関与する微生物の存在解析 Pusedomonas属殺藻細菌培養液から緑藻増殖促進物質の探索を行ったところ、植物ホルモンとして知られるindole-3-acetic acid およびその異性体である3-hydroxyacetyl indoleを候補化合物として見出した。それらの標品を用いてアッセイしたところ、いずれの化合物も同程度にDesmodesmus属緑藻無菌培養株に対して増殖促進活性を示した。
③未分離未培養の殺藻細菌の検出とそれが生産する殺藻物質の同定 昨年度のメタゲノム解析の検討で殺藻現象に関与する未培養細菌の存在が示唆された。今年度は検体数を増やして統計的な解析を行うことで、再現性の確認を行った。同一条件の検体数を8とし、同様の試行を2回実施した。また、その際に得られる培養液には未培養菌が産生する活性物質が含まれると考えられており、1000 Lの殺藻後培養液から有機化合物の抽出する方法を確立した。
④分離殺藻細菌からの殺藻物質および生合成遺伝子の同定 Stenotrophomonas属について活性物質の探索を行ったが、継代中に活性を失ったため、安定化の検討が必要と判断された。一方、Pseudomnas属細菌からは、過去に報告のあるpypluteorinおよびpseudopyronineとは異なる活性物質の産生が示唆されたためその精製を進めている。
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| 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
① 同定した殺藻細菌の活性安定化の検討 培養細菌が継代中に物質産生能等の機能を喪失する現象は古くから知られており、微生物機能を利用する上での大きな課題となっている。その克服法として同種細菌が産生するフェロモン等の利用が報告されているが汎用法とはなっていない。今回得られた結果は、分泌型の低分子化合物によらない、何らかの機構の存在を示す結果であり、殺藻細菌によるアオコ防除法の開発のみならず、細菌機能を利用においても意義のある結果といえる。
② 赤潮・アオコ発生促進に関与する微生物の存在解析 今回得られた結果は殺藻細菌が一方では微細藻類や宿主となる水草の生育を促進するというものであり、生態系や環境に対して大きな影響を及ぼす可能性のあるものである。また、高等植物のホルモンが緑藻にも作用することを示したものであり、他の有用藻類の増殖促進にも応用が期待されるものである。
③ 未分離未培養の殺藻細菌の検出とそれが生産する殺藻物質の同定
昨年度の一回限りの結果の再現性を統計的に確認できたという点で、今後の本格的な解析につながる内容であった。また、1000 Lを超える規模で試験を実施する環境を構築し、さらに大量の処理水から効率的に有機物質を抽出するための設備および方法を確立した。ハードおよびソフト面で本格的な解析を可能とすることができた。
④ 分離殺藻細菌からの殺藻物質および生合成遺伝子の同定 同じPseudomonas属でも株が異なれば、産生される活性物質も異なることが示された。これは今後も多くの殺藻細菌を分離することで、より多くの知見が得られることを示唆する。一方、分離細菌の活性安定性の課題が明確になった。より自然環境に近い条件で維持するとともに、継代を繰り返す前に活性物質の産生と同定をすすめることが重要であると考えられた。
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| 今後の研究の推進方策 |
①分離殺藻細菌からの殺藻物質および生合成遺伝子の同定 水草バイオフィルムからPseudomonas属、Rhizobium属、Stenotrophomonas属、Hydrogenophaga属など多様な殺藻細菌を得ている。そこで、単独培養およびアオコ原因藻類との共培養により、活性本体の同定を行う。またゲノム解析を行い、生合成遺伝子を明らかにする。
②未分離未培養殺藻細菌の検出とそれが生産する殺藻物質の同定 次年度も引き続き年度による再現性や違いを確認するためにメタゲノム解析を実施するとともに、本年度見出した候補細菌のホールメタゲノム解析を行う。また、それにより得られた生合成遺伝子情報を参考に、混合培養系からの化合物の抽出を精製および構造決定を実施する。
③赤潮・アオコ発生促進に関与する微生物の存在解析 多くの殺藻細菌が微細藻類の増殖促進を示した。その中には道東赤潮海域由来の細菌も含まれており、実環境に与える影響も大きい可能性がある。。そこで次年度はPseudomonas属による藍藻の増殖促進、未同定株による渦鞭毛藻の増殖促進に焦点をあてその活性本体の同定をすすめる。
④水草宿主と殺藻細菌の共生確立と化学的相互作用解析宿 宿主である水草とバイオフィルム中の殺藻細菌は相利的関係と考えられ、様々な相互作用が推測される。また、一年性である水草が殺藻細菌を獲得する機構もほとんど不明である。そこで、実環境での利用を念頭にそれらの化学的相互作用を分析する。
⑤失活殺藻細菌の再活性化法の確立 殺藻活性を喪失したPseudomonas属細菌に対して、殺藻活性を維持した同属細菌を作用させたところ活性の回復が認められた。なんらかの化学的な相互作用が想定されるがその機構は不明である。そこで、次年度はそれぞれの株のマーカーを探索し、区別して検出可能とする方法を確立し、その現象の機構解析を行う基盤を確立する。
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