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-sterilization of biofertilizer's carrier on bacterial inoculants survival手島 光平*; 横山 正*; 佐藤 勝也; 武田 喜代子; 鳴海 一成
JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 112, 2013/01
Biofertilizer is a substance that holds beneficial microorganisms for plant growth in the carrier such as peat, perlite, charcoal and soil. To use biofertilizer more efficiently, it is necessary to keep the amount of viable inoculants in the biofertilizer for a definite period of time. -irradiation is expected to sterilize the carrier materials without changes in physical and chemical properties. In this study, to demonstrate the effectiveness of -sterilization, the survivals of inoculants were monitored for the nitrogen-fixing bacteria 
strain TUAT1 and 
sp. strain MAFF210364.
布柴 達男*; 平澤 佑啓*; 山内 理子*; 佐藤 勝也; 手島 光平*; 小野寺 威文; 鳴海 一成
JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 111, 2013/01
The LOH (loss of heterozygosity) induction by various ion beam radiations was investigated in diploid 
. The ion beams 
C
, C
, 
He
and 
Ar
at the lowest dose (75, 75, 200 and 150 Gy, respectively), which had 30-50% lethality, induced LOH with 10-fold higher frequency. The LOH induction was predominantly (
90%) resulted from gene conversion or crossover through homologous recombination, and followed by chromosome loss through chromosome mis-segregation. Induction of LOH by C was also examined in 
deficient in AP endonuclease (Apn1), translesion DNA polymerases Pol
encoded by Rad30 and Pol
encoded by Rev3 and Rev7. Pol may be involved in the induction of LOH, because a slight induction of LOH by C was observed in the Rev3-deficient strain.
USDA110 generated by ion-beam irradiation武田 喜代子; 手島 光平*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成; 横山 正*
JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 107, 2013/01
We have tried to improve high temperature tolerance of USDA110, which is a superior inoculant to soybean in temperate area, using ion beam breeding technology. Consequently, we have obtained 20 high-temperature tolerant mutants, which can survive at 43
C for at least 7 days. In this report, we show phenotypic characteristics of 3 mutants (strains M4, M5 and M6) that exhibit relatively higher tolerance among the mutants obtained. The colony of M4, M5 and M6 was smooth with glossy pale pink color unlike wild type. There might be a link between high temperature tolerance and these phenotypic changes. Therefore, we intend to identify factors causing these changes. The generation time of high-temperature tolerant mutants at 30C was about 1.5 h shorter than that of wild type.
佐藤 勝也; 手島 光平*; 小野寺 威文; 鳴海 一成
JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 103, 2013/01
exhibits extraordinary resistance to the lethal effects of ionizing radiations. This resistance has been attributed to its highly proficient DNA repair capacity. In this study, we investigated antibiotics-resistant mutant frequencies for different LET radiations in 
. Rifampicin is one of the antibiotics that inhibit RNA synthesis by directly interacting with the RNA polymerase beta subunit protein encoded by 
gene. By genetically altering the gene in genome, Rif
mutant can be generated. The Rif mutant frequencies increased depending on radiation dose. The highest Rif mutant frequencies were observed at a dose range that give 10
to 10
of surviving fraction. There is the possibility that this dose range is the best dose to generate the mutants of interest for research and breeding purposes.
RecFOR proteins in homologous recombination佐藤 勝也; 菊地 正博; Ishaque, A. M.*; 大庭 寛史*; 山田 貢; 手島 光平; 小野寺 威文; 鳴海 一成
DNA Repair, 11(4), p.410 - 418, 2012/04
被引用回数：25 パーセンタイル：58.15(Genetics & Heredity)放射線抵抗性細菌の相同組換え機構におけるRecFORタンパク質の役割を明らかにするために、
, 
及び
遺伝子破壊株を作製し、分子遺伝学及び分子生物学的解析を行った。遺伝子破壊株では、形質転換効率の著しい低下が見られたことから、RecRタンパク質は、細胞内に取り込んだ外来DNAの安定性に関与していることがわかった。また、遺伝子破壊株は、他の遺伝子破壊株に比べて、線,紫外線及びマイトマイシンCに非常に感受性を示した。これらの高い感受性は、RecFタンパク質が、組換え修復タンパク質RecAの活性化に重要な役割を担っていることに起因していることがわかった。以上のことから、放射線抵抗性細菌の効率的なDNA鎖切断修復を担うextended synthesis-dependent strand annealing(伸長合成依存的DNA鎖対合)経路の初期段階として、RecF及びRecRタンパク質は、RecAタンパク質の活性化とDNAの安定性にそれぞれ関与していることを明らかにした。
-sterilization of carrier materials made with different types of soils on the shelf life of biofertilizer containing strain USDA110手島 光平; 佐藤 勝也; 武田 喜代子; 横山 正*; 鳴海 一成
Radioisotopes, 61(4), p.161 - 171, 2012/04
バイオ肥料とは、植物生育を促進する細菌をピートや土壌などの担体に生きたまま保持した資材であり、施肥効果の高いバイオ肥料を開発するためには、保存中の接種菌数を長期間維持する技術が必要である。そこで、土着菌を線により滅菌した担体を用いてダイズ根粒菌のバイオ肥料を作製し、保存中の接種菌密度の変化を調べた。担体として国内の代表的な土壌5種類を供試し、線滅菌(50kGy)及びオートクレーブ滅菌(121C, 40min)処理した後、ダイズ根粒菌 USDA110株を接種した。バイオ肥料を4C及び30Cで1年間保存し、接種菌の生菌数の経時的推移を調べた。その結果、滅菌しない担体では接種菌が減少したが、滅菌した担体では接種菌の増加が見られた。供給安定性、低線量線照射での高い滅菌効果、接種菌密度の保持性を考慮すると、被検土壌の中でケト土がバイオ肥料担体として最も適していると考えられた。
-sterilized carriers手島 光平; 横山 正*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 114, 2012/01
The inoculants survival in the biofertilizer could be affected by the physical and chemical properties of carrier materials and by the competition with native microbes in the carrier. -irradiation is expected to sterilize the carrier materials without changes in physical and chemical properties. In an effort to demonstrate the effectiveness of -sterilization, the survivals of inoculants were monitored to assess the shelf life of biofertilizer. The inoculants density after 12-month storage was greater than the initial density in biofertilizers made from sterilized carriers, while that was significantly decreased in biofertilizers made from non-sterilized carriers. -sterilization was superior to autoclave-sterilization in enhancing the survival of inoculants. Because of the stability of supply, the high sterilization effect with lower radiation doses, and the high performance in maintaining the inoculants density, "Keto-tsuchi" was selected as one of the most suitable for a biofertilizer's carrier.
佐藤 勝也; 手島 光平; 小野寺 威文; 鳴海 一成
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 106, 2012/01
In this study, we investigated lethal effects of different LET radiations in 
and 
gene disruptant strains and determined the relationship between LET and RBE. In both gene disruptant strains, radiosensitivities to four kinds of ion beams (He, C, C and 
Ne
) were almost equal to that of the rays. Both gene disruptant strains did not exhibit the dependence of LET on RBE at range of LET from about 0.2 to 441 keV/
m. These results indicate that RecA-mediated HR and PprA-mediated NHEJ mechanisms in play important roles in repairing the ion beams-induced clustered damage as well as the ray-induced damage.
USDA 110 obtained by ion-beam microbial mutation-breeding technology武田 喜代子; 手島 光平; 佐藤 勝也; 鳴海 一成; 横山 正*
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 110, 2012/01
In order to prevent deterioration in viability of inoculants in biofertilizers exposed to high temperature, we are trying to improve a phenotypic character concerning high temperature tolerance in USDA 110, which is a worldwide superior inoculant to soybean. In this study, ion-beam microbial mutation-breeding technology is used to generate high temperature tolerant mutants. We obtained 9 high temperature tolerant mutants that can survive at 45C for 5 days. These mutants were classified into 3 groups in terms of differences in colony morphology and colony size. We will carry out further characterization of those isolates in terms of temperature tolerant and symbiotic characters.
手島 光平; 佐藤 勝也; 鳴海 一成
土と微生物, 65(1), p.78 - 82, 2011/04
世界的な人口増加に伴い、食料の増産・安定的な供給及び地球環境の保全は非常に重要な課題である。世界の農業生産力は2004年をピークに減少し、食料の消費量が生産量を上回っており、自給率の低い我が国にとっては由々しい状況であるといえる。一方、地球環境汚染や地球温暖化の進行速度が近年ますます増加し、この現象に対して歯止めをかける必要がある。食料の増産・安定的な供給及び地球環境の保全を可能にするためには、環境耐性や新機能性を持つ生物資源の拡大が必要である。突然変異育種は、生物資源の拡大の基礎をなすものであり、日本原子力研究開発機構・量子ビーム応用研究部門では、世界最初の材料・バイオ研究のための専用施設として高崎量子応用研究所に設置されたイオンビーム照射研究施設TIARAのサイクロトロンを用いて、1990年からイオンビームを用いた突然変異育種の研究に取り組んできた。本解説では、イオンビームを用いた植物の突然変異育種と微生物育種への応用の現状を概説する。
-sterilization of biofertilizer's carrier on the density of rhizobial inoculants手島 光平; 鳴海 一成
FNCA Biofertilizer Newsletter, (9), P. 3, 2011/03
効率の良いバイオ肥料を開発するためには、接種菌の生存数を維持した状態で比較的長期間保存できることが必要不可欠である。バイオ肥料の保存中における接種菌密度の低下は、担体中に存在する微生物との競合も要因のひとつと考えられる。そこで、土壌を母材とした担体を用い、線滅菌により競合相手となり得る微生物の密度を低下させた場合のバイオ肥料中での接種菌密度の変化を調べ、オートクレーブ滅菌及び非滅菌と比較した。その結果、滅菌担体では1, 2か月目に接種根粒菌密度の増加が見られ、その後徐々に低下するものの6か月後でも初期の菌密度を維持していた。1, 2か月目の接種根粒菌密度の増加は線滅菌担体の方が大きい傾向が見られた。
佐藤 勝也; 手島 光平; 鳴海 一成
JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 80, 2011/01
In this study, we investigated lethal effects and relationship between LET and RBE for different LET radiation using the freeze-dried cells of the radioresistant bacterium . The radioresistance of the cells to helium, carbon and neon ion beams were almost equal to that of -irradiated cells. Unlike other organisms, did not show the dependence of LET on RBE at a range of LET from about 0.2 to 441 keV/m. These results suggest that could repair the clustered damage effectively.
-sterilization of carrier materials on the shelf life of biofertilizer手島 光平; 横山 正*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成
JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 83, 2011/01
バイオ肥料とは、窒素固定細菌や植物生長を促進する菌を泥炭(ピート)や土壌などの担体に生きたまま保持した資材であり、施肥効果の高いバイオ肥料を開発するためには、保存中における接種菌(原体微生物)の生存数を長期間維持する技術が必要である。そこで、土着の微生物を線により滅菌した担体を用いてダイズ根粒菌のバイオ肥料を作製し、保存中の接種菌密度の変化を調べた。非滅菌担体では接種菌の密度は保存期間とともに低下していたが、30C保存に比べ4C保存の方が緩やかに減少していた。一方、滅菌担体の接種菌密度は2か月目までは増加し、その後減少に転ずる傾向が見られた。特に、30C保存の線滅菌担体ではオートクレーブ滅菌担体よりも接種菌密度の増加量が大きかった。以上の結果から、バイオ肥料を低温で保存できない場合、滅菌処理した担体が接種菌の密度を維持するために有効であることが示された。また、線滅菌がより有効であることが示された。
USDA 110 into a high temperature tolerant strain in terms of ion-beam microbial mutation-breeding technology武田 喜代子*; 手島 光平; 佐藤 勝也; 鳴海 一成; 横山 正*
JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 75, 2011/01
Major constraint of biofertilizer utilization in agricultural practice is a serious deterioration of qualities in biofertilizers under both storage and transportation conditions. In order to prevent deterioration in variability of inoculants in biofertilizers exposed to high temperature, we are trying to improve a phenotypic character concerning high temperature tolerant in USDA 110, which is a worldwide superior inoculant to soybean. In this study, ion-beam microbial mutation-breeding technology is used to generate high temperature tolerant mutants. We obtained high temperature tolerant mutants of 
USDA 110, which can survive at 45C for 5 days. Now, we are characterizing these mutants in terms of differences in several phenotypic properties.
USDA110 into a high temperature tolerant strain in terms of ion-beam microbial mutation-breeding technology武田 喜代子*; 手島 光平; 佐藤 勝也; 鳴海 一成; 横山 正*
no journal, ,
炭素イオンビーム照射による高温耐性ダイズ根粒菌の作出を試みた。はじめに、イオンビーム照射菌株の生存率、及びリファンピシン耐性をマーカーとした突然変異率を指標として、変異誘発に最適な炭素イオンビーム線量を決定した。その結果、100Gy400Gy程度のエネルギー量が突然変異誘発に適した条件であると考えられた。次に、イオンビーム照射菌株を45Cで5日間静置し、生存している菌株の選抜を行った。その結果、300Gy及び400Gy照射区から生存する菌株を6株取得した。得られた株を16S-rRNAのシークエンスの比較により同定した結果、すべての株がUSDA110株からの変異株と判定された。
-irradiation of biofertilizer's carrier in bacterial inoculants survival手島 光平; 横山 正*; 佐藤 勝也; 鳴海 一成
no journal, ,
バイオ肥料とは、窒素固定細菌や植物生長を促進する菌を泥炭(ピート)や土壌などの担体に生きたまま保持した資材であり、農業生産における普及が期待されている。しかし、土着菌との競合が弱い場合などを除けば、安定した顕著な効果を示す実用技術は確立されていない。効率の良いバイオ肥料を開発するためには、接種菌の生存数を維持した状態で比較的長期間保存できることが必要不可欠である。バイオ肥料の保存中における接種菌密度の低下は、担体中に存在する微生物との競合も要因のひとつと考えられる。そこで、土壌を母材とした担体を用い、線滅菌により競合相手となり得る微生物の密度を低下させた場合のバイオ肥料中での接種菌密度の変化を調べ、オートクレーブ滅菌及び非滅菌と比較した。
武田 喜代子; 手島 光平; 佐藤 勝也; 鳴海 一成; 横山 正*
no journal, ,
現在、化学肥料からの脱却を目指し、東南アジア等では根粒菌バイオ肥料の利用を奨励している。しかし、輸送や保存時の高温による接種菌の活性低下等の問題があり改良が望まれている。そこで本研究では、イオンビーム突然変異育種法を用いてダイズ根粒菌高温耐性変異株を作出するとともに、作出した変異株の高温耐性能に関与する表現形質の探索を行った。その結果、イオンビーム照射により、43Cで7日間生存可能な高温耐性変異株を20株作出することに成功した。また、それら高温耐性株に再度イオンビーム照射を行った所、47Cで3日間生存可能な高温耐性変異株を5株作出することができた。一方、高温耐性株のコロニー色がピンク色に変化することや、世代時間が野生株よりも約1.5時間短くなること等、高温耐性能とかかわりがあると推測される表現形質を幾つか発見することができた。
線滅菌担体におけるバイオ肥料原体微生物の生存性手島 光平; 佐藤 勝也; 武田 喜代子; 鳴海 一成; 横山 正*
no journal, ,
バイオ肥料とは、窒素固定細菌や植物生長を促進する菌を泥炭や土壌などの担体に生きたまま保持した資材である。施肥効果の高いバイオ肥料を開発するためには、保存中における接種菌(原体微生物)の生存数を長期間維持する技術が必要である。本研究では、土着の微生物を線により滅菌した担体を用いて、窒素固定細菌 TUAT1株及び sp. MAFF210364株のバイオ肥料を作製し、保存中の接種菌密度の変化を調べた。その結果、接種菌の種類によって滅菌方法の影響が異なることが示された。
佐藤 勝也; 手島 光平; 小野寺 威文; 鳴海 一成
no journal, ,
本研究では、放射線抵抗性細菌における異なるLET放射線に誘発される突然変異の出現頻度について解析を行った。抗生物質であるリファンピシン(Rif)は、遺伝子にコードされるRNAポリメラーゼ
サブユニットタンパク質によるRNA合成を阻害する。放射線照射によって、ゲノムDNA上の遺伝子に突然変異が生じることで、Rif耐性変異株を取得できる。変異株の出現頻度は、生存率が10から10の範囲で最も高く、この生存率の範囲となる放射線量が、放射線抵抗性細菌の突然変異株の創成には最も適していると考えられた。また、高線量域において、変異株の出現頻度の減少が見られたことは、細胞の生存にとって重篤な損傷が高頻度に生じているためであると考えられた。
布柴 達男*; 平澤 佑啓*; 山内 理子*; 坂田 弥生*; 相原 玲子*; 佐藤 勝也; 手島 光平; 小野寺 威文; 鳴海 一成
no journal, ,
出芽酵母は1倍体と2倍体の両方を用いることができることから、ヘテロ接合性喪失(LOH: loss of heterozygosity)を指標とすることができる。われわれは既に突然変異マーカー遺伝子
の一方のアレルに変異を持つ2倍体細胞を構築し、LOH検出系を樹立した。本研究ではこの系を用い、イオンビームによって出芽酵母のゲノムやゲノム維持機構への影響に関する基礎的知見を得ることとともに、DNA修復や損傷乗り越えDNA合成酵素の役割についても検討した。解析の結果、いずれの核種も致死作用、LOH誘発性にそれほど大きな差は見られなかった。また、イオンビーム照射が染色体不均等分配を引き起こす可能性は確認できなかった。さらに、Pol(Rev3)欠損株ではLOH誘発頻度の照射による上昇率が低く、LOH誘発にtranslesion DNA polymerase Polの関与が伺えた。
