2016 Fiscal Year Annual Research Report
ナノバブルによるプロトプラスト機能の活性化と有用物質の高速度生産システムの開発
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15H04569
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
青柳 秀紀 筑波大学, 生命環境系, 教授 (00251025)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノバブル / エチレン / プロトプラスト / バイオリアクター / 有用物質生産 / 植物 / 微生物 / 細胞壁 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
20世紀は微生物、植物などの細胞を用いた有用物質生産の時代であった。しかしながら現在、細胞を用いる従来の有用物質生産は頭打ちの状態にあり、それを基本に発展してきた生物（細胞）関連産業は停滞し閉塞状態にある。この現状を打破するためには新たな方法論の確立が必要である。そこで、申請者は、微生物や植物の細胞の細胞膜の外側にある細胞壁を除去したプロトプラストが有する優れた特性に注目し、プロトプラストの機能解析とナノバブルを活用することで、機能を拡大し、新規な有用物質生産システムの構築を目指している。
微生物のモデルとして、酵母（Saccharomyces cerevisiae）の細胞とプロトプラストを用いて種々検討したところ、細胞に比べてプロトプラストは高い物質移動能およびペリプラズムに蓄積する有用物質のフィードバック制御からの解放など優れた特性を有することが示された。得られた知見を活用し、プロトプラストを用いた細胞壁成分の効率的な生産を実現した。また、酵母プロトプラストをカプセル内に接種し、適切な培養条件を設定し、培養したところ、カプセル内で細胞壁成分が生産、蓄積され、細胞壁成分を高濃度に含むカプセルを作成することができた。生産された細胞壁成分は植物細胞や動物細胞に対し、優れた生理活性を示した。
植物のモデルとして、ニチニチ草とイチイの細胞とプロトプラストを用いて種々検討したところ、細胞に比べてプロトプラストは高い物質移動能およびペリプラズムに蓄積する有用物質のフィードバック制御からの解放など優れた特性を有することが示された。本研究で開発したナノバブルの効率的生産システムを用い、ナノバブルの特性を把握すると共に、有用物質生産の系に活用したところ、複数の有用物質の生産が高度に促進された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画に従い、１. 微生物およびプロトプラストの機能解析、２. ナノバブルの特性の把握とナノバブルが微生物、植物の細胞およびプロトプラストに及ぼす影響の解析、について研究を実施し、新規有用物質生産システムの構築に必要な基礎的かつ基盤的な成果をあげることができた。研究はおおむね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでおこなった研究により、細胞と比較してプロトプラストは優れた特性を有しており、有用物質生産に有効に利用できる事を現象論的には示すことができているが、依然として未解明な部分も多く残されているのが現状である。そこで、引き続き、微生物のモデルとして酵母（Saccharomyces cerevisiae）、薬用植物のモデルとしてニチニチ草、イチイを対象に、細胞とプロトプラストの機能の解析を行う。また、各種ナノバブルが植物の細胞やプロトプラストの生理活性に及ぼす影響を解析し、効率的な有用物質生産システムの開発を目指す。また、ナノバブルの新たな幅広い利用性についても検討を行う。
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Research Products
(5 results)
