Advanced utilization strategies of beneficial bacteria based on the survival and growth mechanisms of bacteria under poor conditions

基于细菌在恶劣条件下的生存和生长机制的有益菌先进利用策略

基本信息

批准号：
22H02233
负责人：
永田裕二
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

有用機能を持つ細菌を実環境などで利用する際、しばしば純粋分離菌の実験室環境での評価から期待される成果が得られず問題となる。その主因は、当該環境が細菌の生残・増殖に適さない劣悪な環境であることによる。本研究では、典型的な環境細菌をモデルとして、応募者自身が見出した（1）有機炭素源非添加の極貧栄養条件下での増殖現象（HYGO表現型）と、（2）高度難分解性の有機塩素系殺虫剤HCHによる汚染環境での集団としての適応現象に着目し、細菌の「劣悪環境での生残・増殖」の鍵となる基本原理・機構を明らかにし、（3）その知見から有用細菌の機能を劣悪な環境でも最大限に利用するのための理論的基盤を構築する。本年度は、各項目について以下の成果を得た。（1）RNA-Seq法、およびqTn-Seq法により、HYGO表現型に関わる候補遺伝子のリストを作成し、遺伝子破壊相補実験によりそれら候補遺伝子HYGO表現型への関与を明示した。さらに、それら結果を総合し、HYGO表現型株は、大気中のアルコールを主な炭素源として利用している可能性が示唆された。また、HYGO表現型に必須なアルコールデヒドロゲナーゼAdhXが様々な基質に対してpromiscuousな活性を有することを明らかにした。（2）HCH分解細菌コミュニティを構成する非分解細菌の中でも特にCupriavidus属の株が、長期持続的なHCH分解において重要な役割を果たしていることが明らかになった。また、同株がプレート上で分解細菌株が属するsphingomonad細菌群特有の膜成分を認識し、接近する可能性が示唆された。（3）プレート上でHCH分解細菌株を運ぶ能力を有するPaenibacillus属株をHCH分解細菌株と共接種することで、HCH分解細菌株の土壌での生残性が高まることを結論付ける結果が得られた。

当在真实环境中使用具有有用功能的细菌时，常常会出现这样的问题：在实验室环境中对纯分离的细菌进行评估无法获得预期的结果。造成这种情况的主要原因是环境是一个恶劣的环境，不适合细菌的生存和繁殖。在这项研究中，申请人本人以典型的环境细菌为模型，发现了（1）在不添加有机碳源的极差营养条件下的生长现象（HYGO表型），以及（2）在被有机碳源污染的环境中高度顽抗。有机氯杀虫剂HCH。通过关注细菌的集体适应现象，阐明了细菌“在恶劣环境中生存和增殖”关键的基本原理和机制，为其有限利用奠定了理论基础。今年，我们针对每个项目获得了以下结果。 (1)我们利用RNA-Seq和qTn-Seq方法创建了与HYGO表型相关的候选基因列表，并通过基因破坏互补实验证明了这些候选基因参与HYGO表型。此外，综合这些结果，表明 HYGO 表型菌株可能使用大气酒精作为其主要碳源。我们还发现，对于 HYGO 表型至关重要的醇脱氢酶 AdhX 对各种底物具有混杂的活性。 (2) 在构成六氯环己烷降解细菌群落的非降解细菌中，研究表明，特别是铜绿菌属菌株在长期可持续的六氯环己烷降解中发挥着重要作用。还表明，同一菌株可以识别并接近平板上降解菌株所属的鞘氨醇细菌群特有的膜成分。 (3) 结果表明，在平板上共同接种能够携带 HCH 降解菌株的类芽孢杆菌菌株可提高土壤中 HCH 降解菌株的存活率。

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

土壌細菌の機能と進化

土壤细菌的功能和进化

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
永田裕二;Stari Leonardo;加藤広海;大坪嘉行
通讯作者：
大坪嘉行

Uncovering the Dynamics of Microbial Genomic Structure and Function in Relation to Carbon Source Variation: An Investigation of Taxonomic Succession and Metagenome Composition

揭示微生物基因组结构和功能与碳源变化相关的动态：分类演替和宏基因组组成的研究

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Leonardo Stari;Hiromi Kato;Yoshiyuki Ohtsubo;Yuji Nagata
通讯作者：
Yuji Nagata

PCB分解細菌の可動性遺伝因子ICEKKS102Tn4677 の oriT における TraR標的の探索

在PCB降解细菌移动遗传元件ICEKKS102Tn4677的oriT中搜索TraR靶点

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
松本哲;永田裕二;大坪嘉行
通讯作者：
大坪嘉行

Cupriavidus株が長期持続的g-HCH分解細菌集団形成の鍵である

Cupriavidus 菌株是长期持续降解六氯环己烷的细菌群体形成的关键

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
佐子川さやか;加藤広海;大坪嘉行;永田裕二
通讯作者：
永田裕二

土壌細菌機能発現を支える種間相互作用

支持土壤细菌功能表达的种间相互作用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
佐子川さやか;加藤広海;大坪嘉行;永田裕二;永田裕二
通讯作者：
永田裕二

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SDGｓを踏まえた社会科授業の理論

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DOI：
发表时间：
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作者：
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通讯作者：
井田仁康

Isolation of aromatic ring-hydroxylating oxygenase genes by cultivation-independent functional screening of metagenome from soil artificially contaminated with aromatic hydrocarbons

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发表时间：
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期刊：
影响因子：
0
作者：
大坪嘉行;奥野周;永田裕二;津田雅孝;大畑智史ら;永山浩史ら;H. Kato et al.;M. Tabata et al.;Y. Nagata et al.;H. Nagayama et al.
通讯作者：
H. Nagayama et al.