エチレンを大量生産する細菌

• 担当機関: 蚕糸・昆虫農業技術研究所
• 研究期間: 1998～1999
• 発行年度: 1998
• 要約: エチレン合成遺伝子を標的にしたPCR法により、大量のエチレンを生産する新たな細菌、Pseudomonas syringae pv. sesamiおよびP. syringae pv. cannabinaを検出した。また、エチレン生産のプラスミド支配を初めて証明した。
• 背景・ねらい: エチレンは植物の成長や老化に関わる植物ホルモンであると共に、ポリエチレンの原材料ともなり、工業的にも重要な物質として知られている。微生物によるエチレンの大量生産はこれまで、2種（pv.）の細菌でのみ知られており、エチレン合成遺伝子efeが単離されている。一方、近年、昆虫関連細菌の有用特性を解明し、その利用を図る研究も進展しつつある。我々は昆虫およびその生息環境に生存する微生物の中から、新規なエチレン生産細菌の探索を行った。

成果の内容・特徴

1. エチレン合成遺伝子efeの全域をカバーするプライマーを構築し、それを用い、約50種の昆虫分離細菌、43種（pv.）のP. syringae pathovar（78菌株）、その他の植物関連細菌を含む合計157菌株を対象にefeのPCR検出を行った。その結果、既報の2種（pv.）の外、P. syringae pv. sesamiおよびP. syringae pv. cannabinaにおいても明瞭なＰＣＲ生産物が得られた（図1）。
   
2. 2種（pv.）のPCR陽性株がキングB培地等での培養で大量のエチレンを生産することがガスクロマトグラフィーで確認された。エチレン生産量は既報（Sato et al., 1987）の微生物界で最高の生産能力をもつP. syringae pv. glycineaとほぼ同じであった（表1）。
   
3. efe遺伝子のプローブで4種（pv.）のエチレン生産細菌のプラスミドに対し、サザンハイブリダイゼイションを行ったところ、3種細菌（pv. cannabina, pv. glycinea, pv. phaseolicola）の約100Kbのプラスミドに陽性反応を示した（図2）。さらに、その一つはエチレン非生産菌株に伝達し、エチレンを生産させた。すなわち、伝達性エチレンプラスミドを初めて確認した。
   

成果の活用面・留意点

1. 工業原料としてのエチレンを生産する微生物資材としての利用の可能性がある。
   
2. 伝達性エチレンプラスミドの発見により、エチレン生産微生物の系統発生等分子進化の研究の進展に貢献できる。