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

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。

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。