2022 Fiscal Year Research-status Report
多環芳香族炭化水素を生分解するパイオニア微生物と“脇役”たちの共存機構の解明
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22K14813
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
守 次朗 横浜市立大学, 理学部, 助教 (10835143)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 石油分解微生物 / 多環芳香族炭化水素 / ゲノミクス / 微生物間相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
石油分解土壌細菌コンソーシアムから単離された多環芳香族炭化水素（PAH）分解細菌Sphingobium barthaii KK22株を対象とした培養試験により、同細菌株がアルキル基が結合したPAH（鎖状アルキル化PAH, CA-PAH）のモデル化合物である1-ethylnaphthaleneを分解する能力を持つことを明らかにした（Sakai et al., Int. Biodeter. Biodegr., 2022）。得られた知見より、石油分解コンソーシアムにおけるPAH分解パイオニア微生物であるSphingobium属と、長鎖アルカンを分解する別の細菌種が共存することで、石油中に豊富に存在するより複雑なCA-PAHの分解を先導しているという新たな仮説を提唱した（投稿準備中 / 日本微生物生態学会 第35回大会 口頭発表）。
また、KK22株と共に土壌細菌コンソーシアムから単離された単環芳香族を分解する「脇役」細菌種について、これとKK22株との共培養試験を行ったところ、KK22株の代謝産物がこの細菌の増殖を促進する現象を見出した（投稿準備中）。
さらに、沿岸海水を用いて新たにPAH分解海洋細菌コンソーシアムの集積培養を行い、選抜された細菌叢をアンプリコンシーケンス解析により明らかにした。コンソーシアム中で優占していた細菌属のうち、単環芳香族分解能を持つThalassospira属細菌を新たに単離し、その完全ゲノムの解読に成功した（Kayama et al., Microbiol. Resour. Announc., 2022）。また、得られたゲノム情報と既知のThalassospira属細菌株との詳細な比較ゲノム解析を行い、PAH暴露環境における同細菌属の生態学的役割について明らかにした（Kayama et al., Microbiol. Spectr., 2022）。
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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
優れたPAH分解能を持つSphingobium属KK22株について、アルキル鎖が結合したCA-PAHを分解できる新規の代謝能力を発見することができた。さらに、コンソーシアム中で共存する異種細菌との相互作用機構に関して興味深い実験結果を得ており、引き続きさらなる研究の発展が期待できる。
また、新たに確立したPAH分解海洋細菌コンソーシアムについても、PAH分解の鍵となる主要細菌属の新規単離株を複数得ており、それらを対象としたゲノム解析や共培養試験が速やかに実施可能である。
さらに、これらの細菌コンソーシアムにおける各細菌種の「活発さ」を評価するメタゲノム-iRep解析については、既にプロトコルを確立しているため、今後、必要に応じて解析を実施する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
各細菌コンソーシアムから得られた単離株を対象として、それらの代謝能力やゲノム構造、および異種細菌間の相互作用機構について、引き続き調査を進める予定である。特に、以下の２点に注力していく。
（１）PAH分解パイオニア微生物であるSphingobium属KK22株は特殊なシグナル分子を産生し、共存する「脇役」微生物の増殖を促進している可能性がある。この新規の異種細菌間コミュニケーション機構について、共培養試験およびメタボローム解析によりその実証を目指す。
（２）新たに確立したPAH分解海洋細菌コンソーシアムにおいては、３環以上のPAHの分解に複数の細菌種の共存が不可欠であることを示唆する結果を得ている。今後、コンソーシアムから得られた各種細菌株を用いて、この現象について詳細を解明し、いち早く報告したい。
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| Causes of Carryover |
本研究で必要となる定量PCRサーマルサイクラーの購入、および学術論文の出版費用のため、次年度の予算を前倒しで使用し、残余が生じた。残額は次年度、当初の予定通り使用予定である。
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