N₂O無害化微生物の活性を高めるため、新たに探索・分離したN₂O無害化微生物のN₂O還元酵素をゲノム編集等により改良し 高活性N₂O無害化微生物を作出する。また、N₂O無害化微生物の能力を最大限に引き出すように、ゲノム・メタゲノム情報に基づき土壌中におけるN₂O生成速度を制御する物質を創薬する。さらにN₂O無害化微生物が安定的に土壌中に生存しその機能を発現する資材化技術を確立する。この3つの技術を統合し、土壌中で安定的かつ効果的に微生物によりN₂Oを無害化する技術を開発する。
Ⅲ-1:ゲノム編集による高活性N₂O無害化酵素を持つ微生物の作出
微生物のN₂O還元酵素の立体構造を解析しN₂O還元反応の分子メカニズムを解明し、酵素反応に重要な役割を担う活性構造部位を特定する。これらの成果に基づきタンパク質工学技術を用いて活性構造部位のアミノ酸配列を改変し、活性を強化したN₂O還元酵素を作出する。
Ⅲ-2:メタゲノム創薬による亜酸化窒素発生制御剤の開発
メタゲノム解析により微生物のN₂O生成酵素の三次元構造の解析に必要なN₂O生成酵素遺伝子に関する情報を取得する方法を開発する。 N₂O生成酵素の三次元構造を解明し、この三次元構造に基づくN₂O生成酵素の分子標的阻害剤をデザインする。

III-3 :土壌構造をベースにした微生物安定化技術
外部から接種した微生物は排除され、その有用機能を発揮できないことが、微生物資材を圃場に施用した際の大きな問題となっている。微生物安定化材料を用いて土壌微細構造を模倣した担体を作成し、微生物定着性を評価する。N₂O無害化微生物が安定的に土壌中に生存しその機能を発現する資材化技術を確立する。
Ⅲ-1:ゲノム編集による高活性N₂O無害化酵素を持つ微生物の作出
微生物のN₂O還元酵素の立体構造を解析しN₂O還元反応の分子メカニズムを解明し、酵素反応に重要な役割を担う活性構造部位を特定する。これらの成果に基づきタンパク質工学技術を用いて活性構造部位のアミノ酸配列を改変し、活性を強化したN₂O還元酵素を作出する。
Ⅲ-2:メタゲノム創薬による亜酸化窒素発生制御剤の開発
メタゲノム解析により微生物のN₂O生成酵素の三次元構造の解析に必要なN₂O生成酵素遺伝子に関する情報を取得する方法を開発する。 N₂O生成酵素の三次元構造を解明し、この三次元構造に基づくN₂O生成酵素の分子標的阻害剤をデザインする。

III-3 :土壌構造をベースにした微生物安定化技術
外部から接種した微生物は排除され、その有用機能を発揮できないことが、微生物資材を圃場に施用した際の大きな問題となっている。微生物安定化材料を用いて土壌微細構造を模倣した担体を作成し、微生物定着性を評価する。N₂O無害化微生物が安定的に土壌中に生存しその機能を発現する資材化技術を確立する。

2021年度
早津雅仁
Masahito Hayatsu
農業・食品産業技術総合研究機構
農業環境研究部門 気候変動緩和策研究領域
研究員
山崎俊正
Toshimasa Yamazaki
農業・食品産業技術総合研究機構
高度分析研究センター
センター長
多胡香奈子
Kanako Tago
農業・食品産業技術総合研究機構
農業環境研究部門 気候変動緩和策研究領域
主任研究員
玉木秀幸
Hideyuki Tamaki
産業技術総合研究所 生物プロセス研究部門
研究グループ長
◎ 研究分野
微生物生態学
◎ 研究キーワード
未知微生物、培養技術、環境ゲノム情報解析、植物共生微生物、新生物機能、マイクロバイオーム
大林翼
Tsubasa Ohbayashi
農業・食品産業技術総合研究機構
農業環境研究部門 気候変動緩和策研究領域
研究員
◎ 研究分野
微生物生態学
◎ 研究キーワード
土壌細菌、Burkholderia、バルク土壌、作物根圏、Tn-seq
原新太郎
Hara Shintaro
農業・食品産業技術総合研究機構
農業環境研究部門 気候変動緩和策研究領域
研究員
圷ゆき枝
Yukie Akutsu
農業・食品産業技術総合研究機構
高度分析研究センター 生体高分子解析ユニット
博士研究員
青野俊裕
Toshihiro Aono
農業・食品産業技術総合研究機構
契約研究員
Luciano Aoyagi
Luciano Nobuhiro Aoyagi
農業・食品産業技術総合研究機構
契約研究員
加藤有介
Yusuke Kato
農業・食品産業技術総合研究機構
高度分析研究センター
特別研究員
鈴木喜大
Nobuhiro Suzuki
農業・食品産業技術総合研究機構
高度分析研究センター
上級研究員
◎ 研究分野
構造生物科学
◎ 研究キーワード
立体構造解析、タンパク質