遺伝子の微生物生態系内水平伝播を利用した新規環境浄化技術に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03J09436
• Research Institution: Tohoku Gakuin University
• Principal Investigator: 松井 一彰 東北学院大学, 工学部, 特別研究員(PD)
• Keywords: 遺伝子水平伝播 / 実験生態系 / 微生物相互作用 / トランスポゾン / 形質転換 / 細胞外DNA / 新規環境浄化技術

Research Abstract

有機水銀分解能のように細菌が本来的に持つ環境浄化に有効な遺伝子を、細菌の遺伝形質伝播機構を利用して汚染環境中の土着細菌群集に伝播させる新規環境浄化技術開発のための基盤提供を目的に、以下の点について検討を行った。
1.細菌による細胞外DNAの取り込み(形質転換)は、原生動物による細菌の捕食活動によって抑制されることを、二生物培養系を用いて実験的に示した。このとき捕食による直接的な影響だけでなく、代謝産物を介した間接的な影響によっても形質転換が抑制されることを同時に明らかにした。生態系において生物間相互作用が遺伝子の水平伝播に関与しているかどうかについては、実験デザインが立てにくい事からこれまで明らかにされていなかったが、ここでは安定して形質転換が起こる実験系の確立に成功し、生物間相互作用の影響評価を可能にした。成果はFEMS Microbiology Ecology誌にて発表した。
2.水環境中には生物の細胞外にもDNAが存在し、生態系における遺伝情報のプールとして注目されはじめている。しかし細胞外DNAの回収および定量には大量の水サンプルと一週間前後の日数を要するため、あまり研究が進んでいない。そこで感度の高い蛍光染色剤と遠心フィルターを用いた細胞外DNAの定量方法を検討し、一日でこれまでの1/10量の水サンプルから細胞外DNAの定量を可能にする方法を開発した。成果はAquatic Microbial Ecology誌にて発表した。
3.水銀耐性能をコードしている可動性遺伝子(トランスポゾン: TnMERI1)に着目し、トランスポゾンが実際に転移能力を保持している事と伝達性プラスミドを介して細菌間で伝播されることを明らかにした。また次年度以降に生態系でのトランスポゾンの伝播現象を追跡するための、マーカー遺伝子を組み込んだミニトランスポゾンの検討と作製を行った。

Research Products

• [Publications] Matsui, K et al.: "Release of extracellular transformable plasmid DNA from Escherichia coil co-cultivated with algae."Applied and Environmental Microbiology. 69. 2399-2304 (2003)
• [Publications] Matsui, K et al.: "Microbial interaction affecting the natural transformation of Bacillus subtilis in a model aquatic ecosystem."FEMS Microbiology Ecology. 45. 211-218 (2003)
• [Publications] Narita, M. et al.: "Dissemination of TnMER1-like mercury resistance transposons among samples."FEMS Microbiology Ecology. (印刷中).
• [Publications] Matsui, K et al.: "Use of the SYBR Green I fluorescent dye and a centrifugal filter device for rapid determination of dissolved DNA concentration in fresh water."Aquatic Microbial Ecology. (印刷中).