2015 Fiscal Year Research-status Report
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
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15KT0123
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
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, 主任技術研究員 (40399572)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
秦田 勇二 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 (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)
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| Project Period (FY) |
2015-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | リグニン / 海洋微生物 / 芳香族化合物代謝 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海洋に流入する陸域由来の有機炭素（Terrestrial Organic Carbon; TOC）の動態については、長年議論されているにも関わらず未だに未解明な部分が多い。リグニンは、地球でセルロースに次いで2番目に生産量の多い植物バイオマスであり、海洋流入TOCの主要成分である。近年、従来リグニン分解が起きないとされる海域においても微生物代謝による分解が起きていることが示唆されるようになり、様々な海洋生物に対して、海洋中リグニン挙動が与える長期的な影響を評価する手法の開発が必要となった。環境中に存在するリグニンを測定するこれまでの方法は、既に変成/不溶化した未知の堆積物「フミン質様不溶性物質」の分析に留まっており、「動的なリグニンそのもの」の挙動を充分に把握できていないのが現実である。本申請ではTOC流入の海洋環境へのインパクトに関する現状把握や予測に繋がる新しいリグニン動態追跡手法の開発を行うことを目的とする。
2015年度には、これまでに我々が海域より収集してきたリグニン関連芳香族モノマーに対する代謝活性を持つ微生物から成るライブラリーの中から、様々な分類学的系統群に属する23株を被検株として選択した。これらを用いて、リグニンモデル化合物やリグニン由来低分子芳香族化合物を基質とした培養試験を行い、微生物培養に伴い生成された代謝物をLCMS分析を用いて網羅的に検出した。その結果、被検基質に対する加水分解、酸化、還元活性を見出すことができた。検出された各代謝物のMSフラグメント解析を実施し、代謝箇所の推定を行った。また、一部の菌株の培養物からは、多変量解析の手法を用いて、固有代謝物に由来するMSイオンを検出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実施計画通り、リグニン関連物質を代謝する微生物ライブラリーを用いた各種芳香族化合物に対する代謝試験を行い、特徴的な代謝物を検出することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
リグニンモデル化合物やリグニンに由来する低分子芳香族化合物の代謝試験を継続すると共に、検出された代謝物の同定を試みる。また、リグニンを含む天然植物バイオマス抽出物を用いて、同代謝試験を行い、微生物代謝によるバイオマスの変化をLCMS他の手法で検出する。多変量解析等の統計学的手法を用いて、各微生物に固有の代謝物や代謝様式を見出す。これらの知見を統合し、海洋微生物による代表的な代謝パターンや固有の代謝物を見出す。
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| Causes of Carryover |
2015年度代謝試験では、微生物培養物のHPLC、LCMS分析を行った。適切なサンプル前処理法、LC送液メソッドを見出すことができたため、2015年度にはカラム等の消耗品の交換頻度や溶媒使用量を低減することができた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
2016年度は、天然バイオマス抽出物を用いた試験を行うが、これらの抽出や分析には労力や時間を要することが予想されることから、研究補助員を新規雇用し、より多くの試験が実施できる研究環境を整備する。
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Research Products
(7 results)
