2017 Fiscal Year Annual Research Report
Research and development for improvement of productivity of the alkenone-producing algae
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17H00800
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
鈴木 石根 筑波大学, 生命環境系, 教授 (10290909)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新家 弘也 関東学院大学, 理工学部, 助教 (30596169)
岩田 康嗣 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 招聘研究員 (80356534)
長谷 純宏 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 上席研究員(定常) (70354959)
織田 望 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10356743)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 重イオンビーム / 突然変異導入 / 微細藻類 / オイル生産 / ハプト藻 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所のタンデム加速器を用いて、ハプト藻のTisochrysis luteaと従属栄養性のAurantiochytrium sp.に炭素およびHeのイオンビーム照射を行い、ハプト藻については貯蔵脂質で長鎖のメチルケトンであるアルケノンの含量が1.5倍まで増加した株を2株得ることができた。また、このハプト藻株のオイル蓄積量上昇の原因を明らかにするため光合成活性を測定したところ、アルケノン高蓄積株は光合成活性の増加が見られた。特にその傾向は光強度が強い条件でより顕著であり、光強度を高めて培養することで、さらに高収量を得られる可能性が示された。引き続き、これらの株について細胞内の炭素配分を調べ、高い光合成活性により固定された炭素がアルケノンおよびその他の貯蔵形態、例えば多糖やタンパク質、水溶性の低分子有機物にどの程度配分されているかを明らかにする。
一方で、イオンビーム照射の結果、アルケノンを全く合成できない株も単離できている。これらの株は未だ未同定のアルケノン合成に関わる因子の同定につながる可能性を秘めており、現在ゲノム解析を行っており、有望な候補遺伝子が同定できることが期待される。もし候補遺伝子が見つかれば、上記のアルケノン高生産株でその遺伝子の発現が変化しているかどうかを確認したい。また我々の研究室で開発した当該藻類の形質転換法を用いて過剰発現させることにより、アルケノン含量に影響が出るかどうかを検討する。
また、Aurantiochytriumにおいては多糖やタンパク質などの高分子を炭素源として生育できる株をスクリーニングしており、その中からデンプンを分解できる株が得られている。
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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
これまでにハプト藻Tisochrysis luteaに重イオンビーム照射を行うための照射システムを構築し、平成29年度に3回の照射実験を行った。量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所の加速器の都合で、炭素とヘリウムの2種のイオンを照射した。これまでのスクリーニングにより、貯蔵脂質のアルケノン含量が高まった株を2株得ることに成功している。また、アルケノン合成能を欠損した株も入手できている。これらはアルケノン高生産のために必要な情報を提供できる可能性がある。
また、従属栄養性のオイル高生産株であるAurantiochytriumについても、照射システムを構築し照射を行っている。その結果、野生株が利用できない多糖類を炭素源として生育できる株を得ることに成功した。これらの株は多糖類を含む排水等による培養を可能にできる可能性を示すもので、その利用が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに獲得したアルケノン高生産株の変異部位を明らかにするため、野生株と変異株の炭素分配の機構を解析している。また、アルケノンの合成経路は未同定であるが、高生産株およびアルケノン合成能を欠損した株のゲノム配列情報を比較することにより、原因遺伝子を特定することが期待できる。現在その準備をはじめている。
また、従属栄養性のAurantiochytriumについては、今得ている多糖を分解できる株がどの様な多糖を特異的に利用できるかを解明し、その利用を検討する。また、新たにタンパク質を分解することのできる株のスクリーニングを開始し、Aurantiochytriumを用いた有機廃棄物分解の仕組みの構築を目指したい。
また、本研究の過程で共鳴核反応を用いた変異導入方法にも着想できた。この手法を用いるともっと弱いイオンビームでDNA中の原子を崩壊させ、そこからさらに強いイオンビームをDNA分子内から照射させることができる。低いエネルギーの照射でよいため、TIARAのような大型の加速器は不要であり、大学内に設置されている加速器でも対応可能である。また、1つの共鳴核反応で1つのγ線が出ることからそのγ線を計測することで反応が何回起こったかを正確に評価できる点も特徴である。今後は、この取り組みも進めていきたい。
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