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複数箇所より採取した土壌および人工土壌に土壌抽出液を接種したものを用いて、代表的な生分解性ポリマーである3-ヒドロキシ酪酸と3-ヒドロキシ吉草酸の共重合体(PHBV)フィルムの分解試験を行い、分解中のフィルム表面には微生物コロニーの形跡が明確に観察され、細菌、放線菌、糸状菌を含む多様な微生物が分解に関与していること、分解はフィルム表面上で不均一に進行することを明らかにした。また、土壌中では、菌体外に分泌されるポリマー分解酵素は微生物コロニーから遠く離れたところまで拡散しにくいことを見出した。
ポピュレーション解析では、PHBVフィルムの土壌中での分解中、糸状菌を優勢とする微生物コンソーシウムがフィルム周辺に形成されることを明らかにした。次に多数の分解菌を単離し、その中から分解能力の優れた菌を同定した。同定した分解菌を人工土壌中で純粋培養し、PHBVフィルムの分解能力を調べ、糸状菌のPHBVフィルム分解能力は細菌や放線菌よりも大きく、それは表面増殖速度の速さによってもたらされていることを明らかにした。
さらに、糸状菌によるPHBVフィルムの土壌中での分解過程を表す数理モデルを検討した。実際に菌糸のPHBVフィルム表面での成長速度を測定するとともに、人工土壌中での菌の増殖速度およびフィルムの分解速度を解析し、モデルの妥当性を評価したところ、数理モデルによる分解速度および増殖速度の推定曲線は、実験結果と非常によく一致していた。よって、本モデルによって糸状菌によるPHBVの土壌中での分解速度を推定できることが示された。糸状菌が土壌中でのPHBVフィルムの分解に中心的な役割を果たしていることを考え合わせると、本研究で開発したモデルは土壌中でのPHBVの分解速度を推定するための基本ツールとしうる。

【研究分担者】
堀克敏	東京工業大学	大学院・生命理工学研究科	助手	(Kakenデータベース)
ケイ新会	横浜国立大学	工学部	助教授	(Kakenデータベース)
丹治保典	東京工業大学	大学院・生命理工学研究科	助教授	(Kakenデータベース)