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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Activation of protoplast function by nanobubbles and development of high-speed production system for useful metabolites

Research Project

Project/Area Number 15H04569
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

青柳 秀紀  筑波大学, 生命環境系, 教授 (00251025)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywordsナノバブル / エチレン / プロトプラスト / マイクロバブル / バイオリアクター / 有用物質生産 / 追熟 / 細胞壁
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、植物有用物質生産と果実追熟へのENBの活用を目指し、(1) ENBがイチイ培養細胞のpaclitaxel生産に及ぼす影響の解析と効率的生産、(2) ENBがバナナの追熟に及ぼす影響の解析、について検討を行った。
日本イチイと黄金イチイの培養細胞を作成し、ENBを含むWP培地で懸濁培養した結果、コントロールと比べpaclitaxel生産量が増加した。エリシターであるメチルジャスモン酸(MeJA)とENBを含むWP培地で培養した結果、培養7日目の日本イチイ培養細胞の単位細胞あたりのpaclitaxel生産量はコントロールの約7.6倍の2.9 (μg /mg-dry cell) を示し、培養液中への分泌生産が促進された。ENBやMeJAを含む培地の交換を行い培養した結果、paclitaxel生産量が著しく増大した(WP培地の培地交換なし:4.1 [mg/L]、WP+ENB+MeJA培地の交換有り:21.9 [mg/L])。培地交換による複数回のENB、MeJA添加は、さらにpaclitaxelの生産を更に促進することが示唆された。また、イチイの細胞とプロトプラストではプロトプラストの方がENBに対する感受性が高い傾向が示された。以上の、得られた知見を活用したバイオリアクターを構築した。
産業界ではエチレンガスを使用して果実追熟をおこなっていることに着目し、ENBがバナナの追熟に及ぼす影響を解析した。未熟状態のバナナ果実(Bobby:低地栽培とSweetio:高地栽培の2種類)を、ENBを含む水溶液に5分間浸漬後、20℃で、成熟進度を解析した。ENBを作用させたバナナではコントロールと比較して、果皮色の変化、クロロフィルの減少、硬度低下、糖度上昇が高速度でみられた。また、ENBとMeJAを作用させることで追熟促進効果がみられた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (9 results)

All 2018 2017

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Practices of shake-flask culture and advances in monitoring CO2 and O22018

    • Author(s)
      Masato Takahashi, Hideki Aoyagi
    • Journal Title

      Applied Microbiology and Biotechnology

      Volume: in press Pages: 1-11

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s00253-018-8922-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stable antibacterial silver nanoparticles produced with seed-derived callus extract of Catharanthus roseus2017

    • Author(s)
      Dandy Ahamefula Osibe, Nneka Virginia Chiejina, Kazuyoshi Ogawa, Hideki Aoyagi
    • Journal Title

      Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology

      Volume: 22 Pages: 1-8

    • DOI

      https://doi.org/10.1080/21691401.2017.1367927

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Development of a circulation direct sampling and monitoring system for O2 and CO2 concentrations in the gas-liquid phases of shake flask systems during microbial cell culture2017

    • Author(s)
      Masato Takahashi, Yoshisuke Sawada, Hideki Aoyagi
    • Journal Title

      AMB Express

      Volume: 7 Pages: 163

    • DOI

      DOI 10.1186/s13568-017-0464-4

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Inactivation of Escherichia coli O157:H7 by treatment with different temperatures of micro-bubbles ozone containing water2017

    • Author(s)
      Chuajedton, A., Aoyagi, H., Uthaibutra, J., Pengphol, S., Whangchai, K.
    • Journal Title

      International Food Research Journal

      Volume: 24 Pages: 1006-1010

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effect of ozone microbubbles and ultrasonic irradiation on pesticide detoxification in tangerine cv. Sai Nam Pung2017

    • Author(s)
      Whangchai, K., Uthaibutra, J., Nuanaon, N., Aoyagi, H.
    • Journal Title

      International Food Research Journal

      Volume: 24 Pages: 1135-1139

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] LAL固定化ビーズを用いたエンドトキシンの高感度・迅速検出法の開発と利用2017

    • Author(s)
      猪瀬陽加、青柳秀紀
    • Organizer
      第69回日本生物工学会大会
  • [Presentation] LAL固定化ビーズ法を用いたグラム陰性菌の培養に伴うエンドトキシンの遊離特性の定量的解析(第2報)2017

    • Author(s)
      大瀧賀也、青柳秀紀
    • Organizer
      第69回日本生物工学会大会
  • [Presentation] 振盪フラスコ培養中のフラスコ気相部が培養微生物群集に及ぼす影響の解析2017

    • Author(s)
      高橋将人、青柳秀紀
    • Organizer
      第69回日本生物工学会大会
  • [Presentation] Hydrogen phosphate ion as novel accelerator and inhibitor of Maillard reaction2017

    • Author(s)
      Ajeeta Anand, Hideki Aoyagi
    • Organizer
      化学工学会 第49回秋季大会

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Published: 2021-12-27  

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