Elucidation of in situ lignin biodegradation using bacterial sensor

点击翻译按钮获取中文摘要

リグニンは自然界で「真菌等による高分子構造の解体」と「生成した芳香族化合物の細菌による代謝」を経て無機化される。一方、環境中ではリグニンの解体で生成する芳香族化合物が速やかに分解されるため、化学分析ではほとんど検出されない。このため、環境中ではどのような化合物がリグニンの解体で生成し細菌により代謝されているのかは明らかでない。本研究では、申請者が開発した様々な低分子芳香族化合物の代謝を検出できるセンサー細菌を利用し、自然環境におけるリグニン由来化合物の存在と、真菌による木材腐朽時に実際に細菌がリグニン解体物を代謝するかどうかの解明を目的とした。これまでに作出してきた、様々なリグニン由来化合物を代謝できるSphingobium sp. SYK-6株を宿主としたフェルラ酸のセンサーが、蛍光顕微鏡で評価可能かどうか調査した。センサー細菌を包埋させた寒天培地に1μM～1000μMのフェルラ酸を染み込ませたろ紙を静置した結果、10μM以上の濃度で顕著なフェルラ酸応答によるGFP蛍光が観察された。本手法を応用し、白色腐朽菌により分解された木粉に対して、本センサーが応答するかどうか検討した。白色腐朽菌のCeriporiopsis subvermispora、Phanerochaete chrysosporium、Trametes versicolorがそれぞれ接種された広葉樹のコナラの木粉を30日間培養することで腐朽させ、各腐朽木粉の懸濁液を染み込ませたろ紙をセンサー細菌包埋培地に静置し、蛍光顕微鏡で観察した。その結果、P. chrysosporiumの木粉試験液において、顕著なGFPに由来する蛍光が観察されたことから、P. chrysosporiumによるリグニンの分解で生成した芳香族化合物をSYK-6株が代謝したことが強く示唆された。