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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02233/
• 关键词: 環境細菌; 低栄養環境; バイオレメディエーション; 細菌コミュニティ; 環境細菌; 低栄養環境; バイオレメディエーション; 細菌コミュニティ

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。

当在实际环境中使用具有有用功能的细菌时，通常很难通过在实验室环境中评估纯分离株的预期结果，从而导致问题。造成这种情况的主要原因是环境是一个不适合生存或增殖细菌的环境。在这项研究中，使用典型的环境细菌作为模型，申请人本人专注于（1）在不添加有机碳源（Hygo表型）的情况下，在极差的营养条件下的生长现象（2）适应现象作为在污染环境中被高度去污染的环境中的污染环境中的群体造成的BAC的培养基，并揭示了基本的基本原理，并揭示了其范围的原理。不良环境”和（3）基于这一发现，我们将建立一个理论基础，即使在贫困环境中，也将充分利用有用细菌的功能。今年，我们实现了每个项目的以下结果：（1）使用RNA-SEQ方法和QTN-SEQ方法创建了参与HYGO表型的候选基因列表，以及基因中断互补实验清楚地表明他们参与了候选候选基因Hygo Gengo表型。此外，将这些结果组合在一起以表明Hygo表型菌株可能将大气中的酒精作为其主要碳源。还已经表明，对于HYGO表型至关重要的酒精脱氢酶ADHX对各种底物具有混杂活性。 （2）已经揭示了，在构成HCH降解细菌群落的不可降解的细菌中，Cupriavidus属的菌株在长期持续的HCH降解中起着重要作用。还建议这种菌株可以识别脱脂细菌菌株属于翼展细菌属于翼展细菌的膜成分，并接近它。 （3）我们得出的结论是，与可降解HCH的细菌菌株的Paenibacillus属菌株的共接种能够在板上携带可降解HCH的细菌菌株，从而增加了土壤中HCH-降解细菌菌株的存活。