次世代型バイオエタノール生産に適したイネの開発研究

• Project/Area Number: 21658001
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Breeding science
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 伊藤 幸博 東北大学, 大学院・農学研究科, 准教授 (70280576)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2010: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2009: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: バイオエタノール / バイオマス / セルラーゼ / 稲わら

Research Abstract

本研究では環境破壊、原油枯渇問題の克服を目指し、セルロース由来バイオエタノールの生産に適したイネの開発研究を行う。具体的には、老化誘導プロモーターとセルラーゼ遺伝子を利用し、収穫後に稲わらのセルロースを容易に糖に分解できるイネの開発を行う。この研究開発により人類の持続的発展に貢献する。
今年度は、セルラーゼ過剰発現イネの糖化性を調べた。その結果、3種類のセルラーゼのうちエキソグルカナーゼの過剰発現により稲わらの糖化性を向上させることができること、エンドグルカナーゼを過剰発現するイネは作成できず、致死的な効果を与えること、ベータグルコシダーゼの過剰発現はそれ単独では稲わらの糖化性に影響を与えないことを明らかにした。また、エキソグルカナーゼの過剰発現により引き起こされる様々な形態異常や不稔性あるいはエンドグルカナーゼ過剰発現による致死性を回避するため、老化時に特異的に発現する遺伝子のプロモーターの利用を試み、そのプロモーターが実際に老化特異的にレポーター遺伝子の発現を誘導できることを示した。
以上の結果は、セルラーゼを用いた稲わらの糖化性の向上が可能であることを示すと同時に、イネ生育時のセルラーゼ過剰発現による形態異常や不稔の回避に老化誘導プロモーターが有用である可能性を示している。このような稲わらの糖化性が向上したイネを利用することにより、種子(コメ)収穫後の未利用稲わらを効率的なバイオエタノール生産の原料にすることが可能になり、地球温暖化問題の解決に寄与することが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Identification and expression analysis of PIN genes in rice (2010)
  • Author(s): Miyashita Y, Takasugi T, Ito Y
  • Journal Title: Plant Sci 178 Pages: 424-428
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prediction of organelle targeting of pentatricopeptide repeat protein and genes tagged with Tos17 (2010)
  • Author(s): Toda T, Fujii S, Kazama T, Ito Y, Toriyama K
  • Journal Title: Rice Genetics Newsletter (未定, 印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced heat and drought tolerance in transgenic rice seedlings overexpressing OsWRKY11 under the control of HSP101 promoter (2009)
  • Author(s): Wu X, Shiroto Y, Kishitani S, Ito Y, Toriyama K
  • Journal Title: Plant Cell Rep 28 Pages: 21-30
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Accumulation of raffinose in rice seedlings overexpressing OsWRKY11 in relation to desiccation tolerance (2009)
  • Author(s): Wu X, Kishitani S, Ito Y, Toriyama K
  • Journal Title: Plant Biotech 26 Pages: 431-434
  • NAID: 10026136282
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation and mapping of three rice mutants that showed ectopic expression of KNOX genes in leaves (2009)
  • Author(s): Tsuda K, Ito Y, Yamaki S, Miyao A, Hirochika H, Kurata N
  • Journal Title: Plant Sci 177 Pages: 131-135
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): 伊藤幸博(分担執筆)
  • Journal Title: 植物ゲノム科学辞典(駒嶺穆・斉藤和季・田畑哲之・藤村達人・町田泰則・三位正洋 編)(朝倉書店)
• [Presentation] Effects of overexpression of each of cellulases on saccharification of rice straw (2011)
  • Author(s): Nigorikawa M, Watanabe A, Furukawa K, Sonoki T, Ito Y
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜(口頭発表)
  • Year and Date: 2011-12-13
• [Presentation] Effects of overexpression of each of cellulases on saccharification of rice straw (2011)
  • Author(s): Nigorikawa M, Watanabe A, Furukawa K, Sonoki T, Ito Y
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜(ポスター発表)
  • Year and Date: 2011-12-13
• [Presentation] Enhanced saccharification of rice straw by overexpression of rice exoglucanase (2011)
  • Author(s): Nigorikawa M, Watanabe A, Furukawa K, Sonoki T, Ito Y
  • Organizer: 9th International Symposium of Rice Functional Genomics
  • Place of Presentation: 台北、台湾
  • Year and Date: 2011-11-07
• [Presentation] セルラーゼ過剰発現による稲わらの糖化性の向上 (2011)
  • Author(s): 濁川睦、渡辺藍子、古川佳世子、園木和典、伊藤幸博
  • Organizer: 第29回日本植物細胞分子生物学会大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2011-09-07
• [Presentation] Regulation of KNOX gene expression in rice (2010)
  • Author(s): 伊藤幸博
  • Organizer: BIT Life Science' 3rd Annual PepCon-2010
  • Place of Presentation: 中国・北京
• [Presentation] Effects of overexpression of a cellulase gene on rice development (2010)
  • Author(s): Nigorikawa M, 伊藤幸博
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 熊本
• [Presentation] Overexpression of a cellulase gene in rice toward application to the cellulosic-ethanol production (2009)
  • Author(s): 濁川睦, 伊藤幸博
  • Organizer: 6th International Rice Genetics Symposium
  • Place of Presentation: フィリピン・マニラ
• [Presentation] Identification and expression analysis of PIN genes in rice (2009)
  • Author(s): 宮下結衣, Takasugi T, 伊藤幸博
  • Organizer: 6th International Rice Genetics Symposium
  • Place of Presentation: フィリピン・マニラ
• [Presentation] Effects of overexpression of a cellulase gene on rice development (2009)
  • Author(s): Nigorikawa M, 伊藤幸博
  • Organizer: Plant Biology 2009
  • Place of Presentation: 米国・ホノルル
• [Presentation] Overexpression of a cellulase gene in rice toward application to the cellulosic-ethanol production (2009)
  • Author(s): Nigorikawa M, 伊藤幸博
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] イネのPIN遺伝子の発現パターン (2009)
  • Author(s): 宮下結衣、伊藤幸博
  • Organizer: 日本育種学会第116回講演会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] セルロース系エタノール生産に向けたセルラーゼ過剰発現イネの作成と解析 (2009)
  • Author(s): 濁川睦、伊藤幸博
  • Organizer: 日本育種学会第116回講演会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] セルラーゼ遺伝子過剰発現イネの作成と解析 (2009)
  • Author(s): 濁川睦、伊藤幸博
  • Organizer: 第27回日本植物細胞分子生物学会大会
  • Place of Presentation: 藤沢
• [Remarks]
  • URL: http://www.rpip.tohoku.ac.jp/seeds/profile/50/
• [Remarks] 日本語
  • URL: http://www.rpip.tohoku.ac.jp/seeds/profile/50/lang:jp/
• [Remarks] 英語
  • URL: http://www.rpip.tohoku.ac.jp/seeds/profile/50/lang:en/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 植物に含まれるリグニン量を低減する方法 (2012)
  • Inventor(s): 園木和典、伊藤幸博、飯村洋介、梶田真也、小口太一
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人弘前大学長
  • Industrial Property Number: 2012-045173
  • Filing Date: 2012-03-01