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Hydrogen production by heterocyst-forming cyanobacteria placed in extreme nitrogen-starved state

Research Project

Project/Area Number 18K06296
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
Research InstitutionKanagawa University

Principal Investigator

INOUE Kazuhito  神奈川大学, 理学部, 教授 (20221088)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords光合成 / 水素 / シアノバクテリア / ニトロゲナーゼ / 光生物学的水素生産 / 水素生産 / ヘテロシスト / ニトロゲナーぜ / 再生可能エネルギー / 窒素栄養
Outline of Final Research Achievements

Nostoc, a filamentous cyanobacteria, differentiates heterocysts under nitrogen starvation conditions and expresses nitrogenase within them to fix nitrogen. At this time, if Nostoc is placed under an artificial gas phase lacking molecular nitrogen (N2), which is a substrate for nitrogenase, a large amount of hydrogen (H2) is generated instead of ammonia.The purpose of this study was to clarify the metabolic physiology of Nostoc strains under the restriction of nitrogen nutrition and N2, and to clarify the mechanism that enables long-term hydrogen production.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

化石燃料に代わるエネルギー資源として水素エネルギーが注目されているが、将来的に期待される水素製造法の一つに光合成微生物を利用した光生物学的水素生産がある。太陽から供給される光エネルギーによって光合成を駆動し、光合成産物から水素を生産する一連の流れは、低環境負荷・低炭素社会の実現に大きく貢献すると期待される。光合成微生物による光生物学的水素生産法は、既存の化石燃料を利用した水素生産法とは異なり、水素の生産時に二酸化炭素を放出しないカーボンニュートラルな生産法である。本研究は光合成微生物であるシアノバクテリアを利用した光生物学的な水素生産法の実現のための基礎研究である。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Book (1 results)

  • [Presentation] シアノバクテリアAnabaena sp. PCC 7120における代替ニトロゲナーゼ発現株の作製と水素生産性の評価2020

    • Author(s)
      佐藤 剛 , 水谷 穂波, 箭内 里帆, チャン ミイン チャウ, 柴田 智華, 櫻井 英博, 井上 和仁
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Anabaena sp. PCC 7120におけるフィコビリソームロッドコアリンカー遺伝子変異株の作製2020

    • Author(s)
      大友 翼, 佐藤 剛, 櫻井 英博, 井上 和仁
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Kinetic analysis of the reaction between NADP+/H and ferredoxin-NAD(P)+ reductase from green sulfur bacterium in the presence of ferredoxin2019

    • Author(s)
      Daisuke Seo, Masaharu Kitashima, Kazuhito Inoue
    • Organizer
      10th International Conference on Photosynthesis and Hydrogen Energy Research for Sustainability
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of stacked bioreactors using heterocystous cyanobacteria and purple bacteria for light energy utilization in photobiological H2 production2018

    • Author(s)
      Takeshi Sato, Kenji Nagashima, Hidehiro Sakurai, Kazuhito Inoue
    • Organizer
      16th International Symposium on Phototrophic Prokaryotes
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] CYTOCHROMES C WORKING IN THE ALTERNATIVE CYCLIC ELECTRON TRANSFER PATHWAY OF PHOTOSYNTHESIS IN THE BETA- PURPLE BACTERIUM, RUBRIVIVAX GELATINOSUS.2018

    • Author(s)
      Kenji V. P. Nagashima, Sakiko Nagashima , Andre Vermeglio, Kazuhito Inoue
    • Organizer
      16th International Symposium on Phototrophic Prokaryotes
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Creations of mutants expressing alternative nitrogenase from heterocystous cyanobacteria and the availability for photobiological hydrogen production2018

    • Author(s)
      Takeshi Sato, Hidehiro Sakurai, Kazuhito Inoue
    • Organizer
      International Conference on Microbial Photosynthesis
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヘテロシスト形成型シアノバクテリアと紅色光合成細菌を 組み合わせた積層バイオリアクターによる光生物学的水素生産2018

    • Author(s)
      佐藤 剛,永島 賢治,櫻井 英博,井上 和仁
    • Organizer
      日本植物学会第 82 回大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Book] バイオリアクターのスケールアップと物質生産事例集 第8章第3節 積層バイオリアクターによる光生物学的水素生産2021

    • Author(s)
      佐藤剛、井上和仁 分担執筆 著者総数80名
    • Total Pages
      515
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861048302
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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