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原生生物

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1: 2015/07/07(火) 06:23:42.53 ID:???.net
シロアリ腸内の原生生物の表面共生細菌がリグノセルロース分解に寄与 | 理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150706_1/

画像
http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2015/20150706_1/fig1.jpg
図1 ヤマトシロアリと腸内原生生物の細胞表面共生細菌
上左:体長約0.5cmのヤマトシロアリ
上右:Dinenympha属原生生物の細胞表面共生細菌の検出。緑の細菌がシングルセルゲノム解析した細菌。赤の細菌は、異なる種の細胞表面共生細菌。スケールは20 µm
下左:細胞表面共生細菌の電子顕微鏡像。青矢印で示されているのが今回解析した細胞表面共生細菌。スケール0.5 µm

http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2015/20150706_1/fig2.jpg
図2 本研究で明らかになった細胞表面共生細菌の役割
腸内に入ってきたリグノセルロースは、細胞表面共生細菌が持つ分解酵素によって、部分的に分解され、セルロース部分が露出した状態になると考えられる。原生生物は、分解しやすくなったリグノセルロースを細胞内に取り込み、完全に分解する。細胞表面共生細菌は、リグノセルロースの分解産物である糖を取り込み、エネルギー源として使用して代謝産物として酢酸を生成することが推定された。この酢酸は、シロアリのエネルギー源として供給されると考えられる。

背景 

シロアリは、木材を食い荒らす害虫として扱われていますが、森林では枯れ木を分解する重要な役割を担っています。木材を効率的に分解することができる能力は、食料と競合しないバイオマスであるリグノセルロースの利活用への応用に期待されています。

シロアリ自身もリグノセルロースの主成分であるセルロースを分解する酵素を持っていますが、腸内に共生する微生物群がセルロース分解の大半を担っています。この微生物群は10数種の単細胞の真核生物である原生生物と数百種の細菌から構成されています。ほとんどの微生物は培養が難しいため、培養を介さない解析手法を用いて微生物群全体からセルロース分解活性や分解に関わる酵素の遺伝子、代謝産物の解析が行われてきました。これまでの解析では、原生生物がセルロースを細胞内に取り込んで分解することから、分解プロセスで主に働いているのは原生生物であると考えられてきました。

しかし、微生物群集全体を対象にした解析では、個々の微生物がリグノセルロースの分解で、どのような役割を担っているのかを明らかにすることが難しく、シロアリ腸内の効率的なリグノセルロース分解プロセスの詳細については分かっていませんでした。


研究手法と成果

共同研究チームは、ヤマトシロアリ(図1上左)の腸内に共生する細菌を細胞自動分離装置により、1細胞ずつに分離後、ゲノムDNAを増幅しました。この中から、Dinenympha属の原生生物の細胞表面に共生している細菌(図1上右、下左)の全ゲノム増幅産物を用いて、シングルセルゲノム解析を行いました。

シングルセルゲノム解析により、全ゲノム配列の約80%に当たる総塩基数が約3.5 Mb(メガベース)のドラフトゲノム配列を得ることができました。ゲノム配列にコードされている遺伝子の機能を推定した結果、58個の遺伝子がさまざまなリグノセルロースを分解する酵素の機能を持つ事が分かりました。

続きはソースで

ダウンロード



引用元: 【細菌学/分子生物学】シロアリ腸内の原生生物の表面共生細菌がリグノセルロース分解に寄与 理研

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1: 2015/05/14(木) 22:03:18.96 ID:???.net
2015年5月14日ニュース「シロアリの生命力解明さらに前進」 | SciencePortal
http://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/2015/05/20150514_01.html
シロアリは腸内微生物によって高効率にエネルギーと栄養を獲得 | 理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150512_2/

画像
http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2015/20150512_2/fig1.jpg
図1 オオシロアリと腸内の原生生物、その細胞内共生細菌
上左:体長約1cmのオオシロアリ
中左:腸内のセルロース分解性のEucomonympha属原生生物の位相差顕微鏡像。スケールは50 µm
中右:Eucomonympha属原生生物の細胞内共生細菌の検出。緑の小さな粒子が特異的に検出された細胞内共生細菌。黄色い不定形のものは原生生物が取り込んだ木片(セルロース)
下左:共焦点レーザー顕微鏡で検出した細胞内共生細菌。緑に検出された細胞内共生細菌が高密度に細胞内に共生している。スケールは5 µm
下右:細胞内共生細菌の電子顕微鏡像。スケールは0.5 µm
http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2015/20150512_2/fig2.jpg
図2 本研究で明らかになった細胞内共生細菌の役割

シロアリが摂取したセルロースは、腸内の原生生物に取り込まれて分解され、酢酸、二酸化炭素、水素を生じる。酢酸はシロアリのエネルギー源として吸収・利用される。二酸化炭素と水素は、Eucomonympha属原生生物の細胞内共生細菌(スピロヘータの1種)の場合、還元的酢酸生成の働きで酢酸に変換されてシロアリに利用される。細胞内共生細菌は、セルロース分解の中間産物である糖も利用して必要なエネルギーを得つつ、代謝産物として酢酸を生成していると推定された。

細胞内共生細菌には、窒素固定の働きもあり、固定されたアンモニアはさらに、アミノ酸やビタミンなど栄養価の高い窒素化合物の生合成に用いられる。それらの窒素栄養は、原生生物に優先的に利用されると考えられるが、腸内での窒素固定活性のほとんどがこの細胞内共生細菌によるものなので、腸内の他の微生物やシロアリにも供給されると考えられる。

 シロアリが持つ強力なセルロース分解能力の仕組みを解く研究を続けている理化学研究所の研究チームが、決定的な役割を果たしているとみられる腸内微生物を突き止める新たな成果を12日、
発表した。


 地球温暖化対策としてバイオマス利用に対する関心が高い。しかし、食料にならないバイオマスの利用はあまり進んでいない。植物細胞壁の主成分であるセルロースを分解する有効な技術の開発が難航しているのが一因だ。

続きはソースで

01

引用元: 【生化学/細菌学】シロアリは腸内微生物(セルロースを分解する原生生物とその細胞内共生細菌)によって高効率にエネルギーと栄養を獲得

シロアリは腸内微生物(セルロースを分解する原生生物とその細胞内共生細菌)によって高効率にエネルギーと栄養を獲得の続きを読む
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