2020 Fiscal Year Annual Research Report
白色腐朽菌と共存細菌とのケミカル・トーキング～シグナル分子の解明と新機能発現～
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18H02257
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
亀井 一郎 宮崎大学, 農学部, 教授 (90526526)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 白色腐朽菌 / 共存細菌 / 微生物間相互作用 / 菌糸伸長促進物質 / 複合微生物系 / ケミカルコミュニケーション / バイオリファイナリー / 木材腐朽 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、木材の主要な分解者である白色腐朽菌と、共存している細菌との相互作用メカニズムの解明と、人為的な複合微生物系構築による白色腐朽菌の機能強化を目的としており、白色腐朽菌と細菌の間で起こる間接的な相互作用と直接的な相互作用を明らかにした。間接的な相互作用のメカニズムについては、白色腐朽菌Stereum sp. TN4F株と、その菌糸伸長促進細菌Curtobacterium sp. TN4W-19株をモデルとして、細菌が分泌する白色腐朽菌菌糸伸長促進物質（シグナル物質）の探索を行った。GC/MS分析によりphenylacetaldehyde、delta-valerolactone、DL-4-hydroxyphenyllactic acidが細菌培養液の酢酸エチル抽出画分に特異的に検出され、それぞれの標品を用いて菌糸伸長促進効果を検証したところ、物質方向に向かって菌糸の伸長促進がわずかに促進された。一方で、混合物である酢酸エチル抽出物と比較すると非常に低い成長促進作用であることから、これらの化合物は菌糸伸長促進物質として複合的に働くか、その他の化合物が関与する可能性も考えられた。直接的な相互作用については、白色腐朽菌Phlebia brevisporaと共存細菌Enterobacter sp. TN3W-14株が寒天培地上で直接接触すると、菌糸の伸長速度が速くなる現象に着目した。寒天培地上で白色腐朽菌と共存細菌を共培養後、細菌接種点から離れた位置の菌糸を採取し、生細菌を蛍光染色できる試薬で染色した後、蛍光顕微鏡で観察したところ、一部の菌糸周辺で細菌と考えられる傾向が観察され、細菌が菌糸とともに固体表面上を移動している可能性が示唆された。
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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
細菌が生産する白色腐朽菌菌糸伸長促進物質の同定が行われ、さらに、菌糸と細菌の直接的な接触が菌糸伸長を促進する現象が明らかにできたため。また、細菌が白色腐朽菌菌糸とともに移動する現象を明らかにできたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
白色腐朽菌と細菌との間で働くシグナル物質に関しては、同定されている化合物の白色腐朽菌への作用機序の解明が次の研究課題となる。化合物と接触した白色腐朽菌菌糸の遺伝子発現にどのような影響を及ぼすのか解明を進める必要がる。また、細菌培養液の酢酸エチル抽出物に比べ、促進効果が非常に低いため、それぞれの化合物の組み合わせや他の化合物の探索が必要である。一方で、このシグナル物質は白色腐朽菌と細菌が非接触している状態でのコミュニケー ションツールと考えられるが、細菌が白色腐朽菌菌糸に接触すると、さらに強い菌糸伸長促進活性がみられることがわかってきた。細菌による窒素固定を考え、ニトロゲナーゼ還元酵素遺伝子NifHのPCRによる増幅を試みたが、増幅されなかったことから窒素固定以外のメカニズムによって菌糸伸長を促進していると考えられた。したがって、細菌と白色腐朽菌が接触した時にどのようなメカニズムで菌糸伸長の促進が行われるのか、さらに解明を進める。一方で、なぜ細菌が白色腐朽菌の菌糸伸長を促進するのかという、細菌側の利益が未解明であったが、本研究により、固体表面上を移動できない細菌が、白色腐朽菌の菌糸とともに移動している現象が確認された。今後は、木粉もしくは木片、すなわち木材基質上でも同じ現象が起こるかを調べる必要がある。また、これらの相互作用が、木材腐朽においてどのような役割を果たしているかを調べる必要がある。
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Research Products
(10 results)
