JP2013141419A - 土壌・水質汚染の改善、温暖化ガス発生抑制、並びに植物の機能性を向上させる微生物資材、及び発酵産物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、植物性原料と動物性原料とを含む発酵原料を、複数の生物種の好熱性微生物を含む微生物群を用いて発酵することにより得られ、土壌・水質汚染の改善、並びに温暖化ガス発生抑制しながら、植物の機能性向上、特に生体防御関連遺伝子や耐高温障害遺伝子の発現、抗酸化成分の増加に寄与する微生物資材、及び発酵産物の製造方法に関する発明である。環境修復機能や植物に対するエリシター機能を有する微生物群を用いて、遺伝子組み換えによらない形で、植物の品質強化を進める。さらに、自然環境の負荷を通常の生産活動の中で保全・修復していく。
【選択図】図1
Description
actinomycetesや、それらの近縁の種等の複数の生物種の好熱性微生物を含む微生物群を用いた発酵資材の開発を行ってきた(特許文献4〜7参照)。
1. 土壌中の硝酸イオン濃度を軽減させる
2. 当該反応はクロラムフェニコールなどの抗生物質に感受性の高い微生物〈並びにその酵素〉によって抑制される。
3. 土壌からの脱窒反応を促進する。特に、N2Oの産生を抑制し、N2の産生を促進する。N2OガスはCO2の約300倍の温暖化係数を有するため、その発生抑制は重要である。この反応は、カビ由来のP450norによって促進されると考えられているが、本発明発酵産物(その含有微生物NP-1株)は、カビの増殖を抑制する機能を有し、さらにN2ガスを優先的に脱窒する遺伝子群が機能する。
4. 以上の反応によって、結果として土壌から地下水に浸透する硝酸による水質汚染に関しても軽減させる。
5. 耐塩性・耐アルカリ性のバクテリア(Oceanobacillus属、Virgibacillus属)によって、塩濃度が高い(10%前後)汚染水の水質浄化を可能とする。
1. 好熱菌の作用によって、根の硝酸トランスポーターを活性化し、効率良く土壌中の硝酸を利用する。
2. 根毛を発達させ、オーキシンの活性化などによって、成長促進する
3. 以上の反応によって、土壌由来の窒素を効率良く利用して、少ない窒素量で増産が可能となる。
4. HSP群による酵素修復機能によって、耐熱性植物を育成する。
5. グルタチオン転移酵素やビタミンA、C、Eなどの増加によって抗酸化物が豊富な作物となる
6. LTPやprotease
inhibitorなどの活性化による植物病原菌、並びに植物害虫の発生を抑制する。
実施例1及び実施例2の機能性微生物資材を以下に示す方法で作製した。
発酵原料には、植物性原料として、約50重量%の大麦糠、約20重量%の、約10重量%の米糠を含み、さらに動物性原料として、約20重量%の、底引き網漁で得られたエビ・カニ等の甲殻類や底魚等を含む海産物を発酵して得られた海産物発酵物を用いた。該海産物発酵物は約108個/g〜約109個/gの微生物群を含み、該微生物群は約70重量%〜約90重量%の受託番号:PTA-1773の微生物及び約30重量%〜約10重量%の受託番号:NITE BP-1051の微生物から構成された。
発酵原料には、植物性原料として、約20重量%の廃菌床を含み、さらに動物性原料として、約30重量%の、底引き網漁で得られたエビ・カニ等の甲殻類や底魚等を含む海産物を用いた。該廃菌床は約108個/g〜約109個/gの微生物群を含み、該微生物群は約70重量%〜約90重量%の受託番号:PTA-1773の微生物及び約30重量%〜約10重量%の受託番号:NITE BP-1051の微生物から構成された。
10%の塩分濃度におけるハートインフュージョン培地などにおいて、BP-1051、並びにThermophiles inoculum MIROKU M2Kを培養し、有機物分解能を有する菌種を選別した。
モデル植物として、シロイナズナ(Arabidopsis thaliana)を用いて、肥料培土としてクレハ培土(表土5cm)において実施した。要するに、4℃で春化処理を一晩実施した後、恒温室(23℃)で、照度10,000ルクス、24時間明期の条件下で21日間、100mlの水分を1日置きに添加して栽培を実施した。
コマツナは、黒土と赤土の比率が8対2にした上で300gに調整し、200mlの水を添加した後、アルミ箔で上部を覆い、冷暗所で1週間静置した。その後、自然光の入る室内に移し、播種した後に、水を100ml添加した。以降、水は2日おきに添加した。また、モデル植物であるシロイナズナについては、肥料培土としてクレハ培土において実施した。前述のように、4℃で春化処理を一晩実施した後、恒温室(23℃)で、照度10,000ルクス、24時間明期の条件下で21日間、水分を切らさないように一定量添加して栽培した。
like proteinが発現されることも重要であると考えられた。近年、nodulin は、菌体外成分の一つであるflagellinによって、根の形成に寄与していることが示唆されている(Planta 234: 459−476, 2011)。
モデル植物として、シロイナズナを用いて、肥料培土としてクレハ培土(表土5cm)において実施した。要するに、4℃で春化処理を一晩実施した後、恒温室(23℃)で、照度10,000ルクス、24時間明期の条件下で21日間、100mlの水分を1日置きに添加して栽培を実施した。
Ecol. 49:401−417に記載されたプライマー配列などを参考としてPCR検出した。NirKのプライマーは、forward primerとして、5'-GGCGGCGCGCCGCCCGCCCCGCCCCCGTCGCCCGCCTCGATCAGATTGTGGTT-3'、reverse
primerとして、5'-ATCATGGTCCTGCCGCG-3'を活用した。また、NirSのプライマーは、forward primerとして、5'-GGCGGCGCGCCGCCCGCCCCGCCCCCGTCGCCCGACTTCGGATGCGTCTTGA-3'、reverse primerとして、5'-GTCAACGTCAAGGAAACCGG-3'を活用した。さらに、NosZのプライマーは、forward primerとして、5’-TGGGGNGAYNTBCAYCA-3’、reverse primerとしては
5’-GARCARAAGTTIGTRCARTA-3’などを活用した。参考文献としては、Scala DJ and Kerkhof LJ(1998) Nitrous oxide reductase (nosZ) gene-specific PCR primers for detection of denitrifiers and three nosZ genes from marine sediments.FEMS Microbiology Letters 162:61-68 、並びにJones, C.M., Welsh, A., Throback, I.N., Dorsch, P.,
Bakken L.R., Hallin, S. (2011) Phenotypic and genotypic heterogeneity among
closely related soil-borne N2- and N2O-producing Bacillus isolates harboring the nosZ gene. FEMS Microbiol. Ecol. 76: 541-552を活用した。PCRの結果、Bradyhizobium属、Herbaspirillum属、Mesorhizobium属由来の脱窒酵素遺伝子配列と近縁の遺伝子群などが働いている可能性があった。
モデル植物として、シロイナズナを用いて、肥料培土としてクレハ培土(表土5cm)において実施した。要するに、4℃で春化処理を一晩実施した後、恒温室(23℃)で、照度10,000ルクス、24時間明期の条件下で21日間、100mlの水分を1日置きに添加して栽培を実施した。培土の乾燥化(含水率の低下)は、水分の添加期間を数日伸ばして調整した。
Monrozier, L.J., Bally, R. (2001) Improvement in the RFLP procedure for
studying the diversity of nifH genes in communities of nitrogen fixers in soil.
Res. Microbiol. 152: 95-103などを参考とし、forward primerとして、5’-
TGCGACCCGAAAGCCGACTC-3’、reverse primerとして、5’- ATGGCCATCATCTCACCGGA -3’などを用いてチェックすることとした。
モデル植物として、シロイナズナを用いて、肥料培土としてクレハ培土(表土5cm)において実施した。要するに、4℃で春化処理を一晩実施した後、恒温室(23℃)で、照度10,000ルクス、24時間明期の条件下で21日間、100mlの水分を1日置きに添加して栽培を実施した。培土の乾燥化(含水率の低下)は、水分の添加期間を数日伸ばして調整した。
自然界では植物の生育環境が変動するため、異なる栽培条件でモデル植物であるシロイナズナを栽培し、発現遺伝子のパターンを解析した。モデル植物として、シロイナズナを用いて、肥料培土としてクレハ培土を用いて実施した。表3は表土5cmで実施したデータであり、4℃で春化処理を一晩実施した後、恒温室(23℃)で、照度10,000ルクス、24時間明期の条件下で21日間、100mlの水分を1日置きに添加して栽培を実施した。一方、表4は、表土3cm未満で実施したデータであり、4℃で春化処理を一晩実施した後、恒温室(23℃)で、照度10,000ルクス、24時間明期の条件下で21日間、水分を切らさないように一定量添加して栽培した。このような条件下で、DNAマイクロアレイ(前回PCT出願と同様の方法)を実施し、モデル植物に強発現する遺伝子群を網羅的にスクリーニングした。
Plant Sci 9: , 244-252, 2004; Science 330:1820-1824,2010; Plant Cell, Vol. 12, 457-460, 2000)。さらに、RING-H2 gene, XERICOは、植物の成長や耐乾燥性、耐塩性などの制御に働く重要な植物ホルモン、アブシシン酸の生成の制御に関わっている(Plant Journal 47: 343-355, 2006)。
JE et al. (2011) Nodulin 41, a novel late nodulin of common bean with peptidase
activity. BMC Plant Biol 10:134)。さらに、Senescence-associated protein (SEN1)の発現はサリチル酸やジャスモン酸のシグナル伝達によって制御されており、耐病性に関するマーカー遺伝子と想定されている。尚、サリチル酸は、ウイルスやバクテリアななどのさまざまな病原性微生物に対する抵抗性に関与する因子であり、ジャスモン酸はサリチル酸と拮抗的に働くものの、環境ストレスに対する耐性誘導因子であることが知られている。
reports 6: 282-288)も強発現しうる。
Claims (8)
- 高塩濃度・高アルカリ性の土壌、並びに水環境において有機物分解活性を保持する微生物資材。
- 土壌あるいは水環境、植物体中の硝酸濃度を減少させ、地下水汚染あるいは排水負荷を軽減する微生物資材。
- 植物の側根誘導、並びに硝酸トランスポーターの発現活性を促進させる微生物資材。
- 土壌由来の温暖化ガス一酸化二窒素の産生を軽減し、脱窒促進するとともに、窒素固定させることによって植物の生育に寄与する微生物資材。
- 植物中のグルタミン、グルタミン酸、アルギニンの濃度を増加させ、乾燥時にはプロリンの濃度を増加させる微生物資材。
- 植物中において、高温障害、乾燥耐性、抗酸化活性、植物病原性微生物、害虫に対する抵抗性機能成分の発現を誘導する微生物資材。
- 請求項1乃至6記載の機能を有し、Bacillus 属、Lysinibacillus属、Paenibacillus属で発酵させることを特徴とする発酵産物の製造方法。
- 請求項1乃至6記載の機能を有し、BP-1051で発酵させることを特徴とする発酵産物の製造方法。
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