JP4904122B2 - 植物残渣を分解・減容する新規バチルス菌株 - Google Patents
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Description
また、農作物を収穫した後に残された残渣などは、畑などにそのまま放置されると病原菌の発生源となることから速やかな除去や分解が望まれるが、上記雑草の管理と同様に、環境、コストなどの面で大きな問題となっている。
また、雑草については、堆肥化して利用する方法が検討されているが、適用する具体的な微生物についての検討は十分に行われておらず、効果が安定しないという問題があった(特許文献3)。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
(1)植物の残渣を分解・減容する能力を持つバチルス・プミルス (Bacillus pumilus) KS−C4菌株(FERM P−20978)。
(2)(1)に記載の菌株及び/又は植物の残渣を分解・減容する能力を有する該菌株の変異株の菌体、若しくはその菌体培養物を有効成分として含有する植物残渣の分解・減容資材。
(3)(2)に記載の植物の残渣の分解・減容資材を植物残渣に投入することを特徴とする、植物残渣の分解・減容方法。
KS−C4株は、セルラーゼ活性及びペクチナーゼ活性を有している。セルラーゼ活性及びペクチナーゼ活性を有するとは、菌体を培養して得られた培養物中にセルラーゼ活性及びペクチナーゼ活性を検出することができる程度にこれらの酵素を産生することをいう。具体的には、細胞内でセルラーゼ及びペクチナーゼを産生し、細胞壁の外側に産生セルラーゼ及び産生ペクチナーゼを付着しているか、細胞外に産生セルラーゼ及び産生ペクチナーゼを分泌することをいう。
セルラーゼは、セルロースのβ1→4グルコシド結合を加水分解する酵素である。セルラーゼは、セルロース鎖をランダムに分解するエンドグルカナーゼ、及びセルロースの還元末端からセルロース鎖を分解し、セロビオースを生成するセロビオヒドロラーゼの両方を含む。ペクチナーゼは、ペクチン、ペクチニン酸、ペクチン酸を構成するポリガラクツ
ロン酸のα1→4結合を加水分解する酵素である。
これより、KS−C4菌株は、バチルス・プミルス (Bacillus pumilus) に帰属すると推定された。
培養に用いる培地成分も特に制限されず、動物性又は植物性の何れを用いてもよく、例えば、ふすま、コメヌカ、麦、乳製品等を含む資材を用いることができる。さらに、炭素源としてグルコース、スクロース、糖蜜などの糖類、クエン酸などの有機酸類、グリセリンなどのアルコール類、また窒素源としてアンモニア、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウムなどのアンモニウム塩や硝酸塩等を添加することができる。
本発明に用いるKS−C4菌株の変異株は、植物残渣を分解・減容する能力を有し、かつ該能力が維持されている菌株を用いることができる。
KS−C4菌株の変異株は、KS−C4菌株を自然変異させたり、化学的変異剤や紫外線等で変異処理して得られた菌株から、KS−C4菌株の植物残渣を分解・減容する能力が、KS−C4菌株と同等又は増強されている菌株を選抜することにより得ることができる。また、さらに他の好ましい性質が維持されている菌株を選抜することも好ましい。
また、本発明においては、KS−C4菌株の組換え株を用いることもできる。このような組換え株は、例えば、植物残渣を分解・減容する能力に関与する遺伝子の発現が増強されるように、該遺伝子の発現を調節する遺伝子を改変し、KS−C4菌株に導入することにより得ることができる。また、上記能力以外の他の好ましい性質が増強又は付与されるように改変してもよい。
なお、本明細書においては、上記KS−C4菌株の変異株を含めて、単に、「KS−C4菌株」という場合もある。
栄養源の種類は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されず、通常バチルス属細菌の増殖に用いられるものを選択することができる。
例えば、固体培地を用いて培養を行う場合には、得られた培養物の少なくとも一部を乾燥、粉砕して植物残渣の分解・減容資材の製造に用いることができる。また、液体培地を用いて菌体の培養を行う場合には、得られた培養物をそのまま用いることもできるし、得られた培養物を遠心分離することにより菌体を分離した後、スプレー乾燥や凍結乾燥により乾燥して用いることもできる。
液体担体としては、例えば、リン酸緩衝液、炭酸緩衝液、生理食塩水等が挙げられる。また、固体担体としては、例えば、カオリン、粘土、タルク、チョーク、石英、パリゴルスカイト(アタパルジャイト)、モンモリロナイト、珪藻土等の天然鉱物粉末、ケイ酸、アルミナ、ケイ酸塩等の合成鉱物粉末、結晶性セルロース、コーンスターチ、ゼラチン、アルギン酸等の高分子性天然物が挙げられる。また、界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレン・脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン・脂肪アルコールエーテル、アルキルアリールポリグリコールエーテル、アルキルスルフォネート、アルキルサルフェート、アリールスルフォネート等が挙げられる。補助剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、ポリオキシエチレングリコール、アラビアゴム、デンプン、乳糖などが挙げられる。
を水などの液体により例えば1000倍程度に希釈して散布したりする方法が挙げられる。また、生ゴミ、家畜排泄物、食品産業廃棄物などに使用する場合には、粉剤や液剤を投入した後に、混合する方法が挙げられる。
また、本発明の植物残渣の分解・減容資材は、通常植物の生育において用いられる無機肥料、有機肥料、除草剤などと共に用いることができる。
埼玉県のゴルフ場のサッチ部分を含む土壌にコウライ芝の刈草と水を混合し、25℃で30日間放置した。次に、この土壌からカルボキシメチルセルロース(CMC)を含有する寒天プレートで大きなハロー(クリアゾーン)を形成するバチルス菌類を10株分離した。この中から、コウライ刈芝を分解する能力が最も高い菌株を選抜し、KS−C4菌株とした。
上記で得られたKS−C4菌株をブイヨン培地(肉エキス、ペプトン、KH2PO4、MgSO4を含む液体培地)を用いて30℃で2日間培養し、得られた液体培養物を実施例1の植物残渣の分解・減容資材とした。この液体培養物の菌濃度は、1×109CFU/mlであった。また、バチルス・プミルス NBRC12092菌株及びバチルス・ズブチリス BSTH−1菌株についても同様に培養を行い、得られた液体培養物をそれぞれ比較例1及び比較例2の資材とした。
次に、これらの液体培養物を種菌として、固体培養物の基材である丸ダイズ(オートクレーブ121℃、30分間滅菌)に接種し、30℃で2日間培養した。ここで得られたそれぞれの菌株の固体培養物を室温で風乾した後、ミルを用いて粉砕した。この粉砕物に粘土鉱物と界面活性剤(ソルポール5082:東邦化学工業社製)を混合し、菌濃度を5×108CFU/gに調整したものを、それぞれ実施例2の植物残渣の分解・減容資材、比較例3、比較例4の資材とした。
なお、バチルス・プミルス NBRC12092菌株は、独立行政法人製品評価技術基盤機構の生物遺伝資源部門(NBRC)(千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8)に登録されている株である。また、バチルス・ズブチリス BSTH−1菌株は、本発明者らが千葉県内の畑土壌から見出した菌株であって、高いセルロース分解能を有する菌株であり、平成17年9月13日より、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6)に受託番号 P−20663で寄託されている。
上記で得た実施例1の植物残渣の分解・減容資材について、ゴルフ場のコウライ刈芝の分解試験法を用いて刈芝の分解・減容能力を評価した。ゴルフ場フェアウェイのコウライ芝の刈芝を5〜10mmに切断したものを、天日で10日間十分に乾燥させ、所定量(1g)ずつフラスコに取った。それぞれのフラスコに水10mlを添加し、オートクレーブにて滅菌した後、実施例1の植物残渣の分解・減容資材、比較例1、比較例2の資材を100μl(1×108CFU)ずつ添加し、28℃で14日間静置した。14日後にフラスコ内の刈芝を二重にしたガーゼで回収し、軽く水で洗浄した後、70℃で24時間乾燥させ、残存重量を測定した。この残存重量の、植物残渣の分解・減容資材の投入前の植物残渣の乾燥重量に対する割合(分解率(%))を算出した。
結果を表1に示す。
上記で得た実施例2の植物残渣の分解・減容資材について、サッチ分解・減容能力を評価した。評価には、千葉県内のゴルフ場のグリーン(ベントグリーン)を用いた。実施例2の植物残渣の分解・減容資材、比較例3、比較例4の資材をそれぞれ水で1000倍に希釈した後、グリーン1m2当たり1g資材(5×108CFU)となるように散布した。散布60日後に、ソイルカッターで芝の一部を各処理区当たり3サンプル回収し、根部の土壌を流水で洗浄した後、芝の茎葉部の下に残るサッチ部分の厚みを測定した。また、各処理区のサッチ部分の厚みの平均値を算出し、無処理区との差をサッチ減少率(%)として評価した。
結果を表2に示す。
上記で得た実施例1の植物残渣の分解・減容資材の刈草の分解・減容能力を、(3)と同様の方法で評価した。評価に用いた刈草の植物種を表3に示す。これらの植物は、河川堤防等に繁茂する雑草に由来するものである。これらの刈草を、天日で10日間十分に乾燥させた後、5〜10mmに切断し、所定量(2g)をフラスコに取った。このフラスコに水30mlを添加し、オートクレーブにて滅菌した後、実施例1の植物残渣の分解・減容資材を100μl(1×108CFU)ずつ添加し、28℃で14日間静置した。14日後に(3)と同様にして乾燥重量を測定し、分解・減容の程度を評価した。
[評価基準]
◎:50%以上減少
〇:20〜50%減少
結果を表3に示す。
上記で得た実施例2の植物残渣の分解・減容資材について、イチゴ収穫後の土壌中の根部残渣の分解・減容能力を評価した。イチゴの収穫後、根部残渣が残るイチゴ圃場に、実施例2及び比較例4の植物残渣の分解・減容資材を水で1000倍に希釈した後、1m2当たり5g資材(2.5×109CFU)となるように散布した。散布30日後に、各処理区当たり3ヶ所の土壌を一定量採取し、風乾した。次に風乾した土壌を篩(目開き2mm)にかけ、篩上に残った根、茎等の根部残渣を回収して重量を測定し(残渣含有量)、無処理区との差を残渣減少率(%)として算出した。
結果を表4に示す。
の資材による処理区の残渣減少率は、29.6%にとどまっていた。これより、KS−C4菌株は、同属に属する他の菌株に比べて非常に強い農作物残渣の分解・減容能力を持つことが判明した。
Claims (3)
- 植物の残渣を分解・減容する能力を持つバチルス・プミルス (Bacillus pumilus) KS−C4菌株(FERM P−20978)。
- 請求項1に記載の菌株の菌体、若しくはその菌体培養物を有効成分として含有する植物残渣の分解・減容資材。
- 請求項2に記載の植物残渣の分解・減容資材を植物残渣に投入することを特徴とする、植物残渣の分解・減容方法。
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