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窒素固定菌の新規な炭素源獲得戦略としての異種微生物間共生型窒素固定の解明

阐明不同微生物之间的共生固氮作为固氮细菌的新型碳源获取策略

基本信息

批准号：
21H02108
负责人：
境雅夫
金额：
$ 10.48万
依托单位：
Kagoshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02108/
关键词：
窒素固定植物体分解微生物生態セルロース分解

项目摘要

これまでの研究において、「異種微生物間共生型窒素固定菌集団」は土壌生態系において広く分布する可能性が示唆された。また、多様な細菌種で構成されており、採取地点ごとに細菌種構成や活性が異なることを明らかにした。そこで、これらの異種微生物間共生型窒素固定菌集団内における物質代謝を調査するため、メタボローム解析を実施した。培養液中の代謝物を網羅的に解析するために、キャピラリー電気泳動－質量分析計（CE-MS）による分析を行った。その結果、Lactic acid、Propionic acid、Butyric acid、Valeric acidのような短鎖脂肪酸が検出され、セルロースが分解・発酵により代謝されることが示唆された。しかし、これらの短鎖脂肪酸の存在量は微量であるため、経時的な変化などを正確に調査することができなかった。その原因として用いた集団の代謝活性が低いことが考えられたため、より活性の高い異種微生物間共生型窒素固定菌集団を構築することにした。最終的に構成細菌種の組合せを変化させることにより、高い活性の集団3系統を得ることができた。元の集団は基質セルロースをほぼ分解するのに21～28日を必要としたが、高活性の集団は14～21日で分解が完了した。また、培養の安定性も向上しており、元の集団は継代培養に培地の1/50以上の接種量が必要であったが、得られた高活性の集団は培地の1/500の接種量で安定して継代培養することが可能となった。高活性集団３系統の細菌群集構造を16S rRNA遺伝子の分子系統解析（メタ16S解析）により調べた結果、元の集団と比べ難培養性で知られるVerrucomicrobia門の細菌の相対存在比が大きいことが共通した特徴であった。このことから、構成細菌種の組合せを変化させることにより、活性や集団の安定性の異なる培養系を構築できることが示された。

This study was carried out to demonstrate the possibility of the distribution of symbiotic strains among heterogeneous microorganisms in soil ecosystems. The composition of bacterial species varies from place to place. The investigation of substance metabolism in symbiotic immobilized bacterial colonies among heterogeneous microorganisms was carried out. Analysis of Metabolite in Culture Solution by Electrophoresis Mass Spectrometer (CE-MS) Results: Lactic acid, Propionic acid, Butyric acid, Valeric acid, etc. The amount of short-chain fatty acids present is small, and the amount of short-chain fatty acids present is small, and the amount of short-chain fatty acids is small. The reason for this is that the metabolic activity of the population is low, and the activity is high. The final composition of the bacterial species is a combination of high activity and high activity. It takes 21 to 28 days for a group to decompose the substrate, and it takes 14 to 21 days for a group with high activity to decompose. The stability of the culture was improved, and the inoculation amount of 1/50 or more of the culture medium was necessary to obtain the high activity culture medium with the inoculation amount of 1/500 or more of the culture medium. Molecular phylogenetic analysis of 16S rRNA gene of bacterial community structure of high activity group 3 system (16S analysis), results of adjustment, and comparison of culture resistance of bacterial community structure of Verrucomicrobia phylum. The composition of the bacterial species was changed, and the stability of the active species was changed.