2019 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of constitutive energy biosynthesis platform by chemiluminogenetics
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17K19525
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
永井 健治 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20311350)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡野 圭子 (今井圭子) 関西医科大学, 医学部, 講師 (90454610)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 自発光植物 / 発光バクテリア / ラン藻 / 光合成 / ゼニゴケ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、発光バクテリアの発光タンパク質（バクテリアルシフェラーゼ）を蛍光タンパク質と融合させて発光特性の高輝度化と多色化を実現し、発光基質の生合成系遺伝子群とともに植物に導入することで人工自発光植物と開発することである。最終的には、発光色の最適化により、自ら放つ光で高効率に光合成を行わせ、太陽光に依存しない人工光合成デバイス、さらには電気エネルギーを必要としない照明デバイスを世界に先駆けて創出することが目的である。発光バクテリアの発光基質合成系に係る遺伝子群を全て（luxオペロン）タバコへ導入しても（PlosOne 2010）、目視可能な明るさには達してはいなかった。そこで本研究では、発光バクテリアPhotorhabdus Luminescenceのluxオペロン（発光遺伝子群）を用いて、①発光バクテリアルシフェラーゼの高輝度化を進め、②発光関連遺伝子群（lux遺伝子群）をラン藻に導入して自発光ラン藻を作製。さらに③自発光ラン藻の発光強度を最適化し、④自発光ラン藻の光合成活性を評価。最終的に、⑤発光遺伝子群のゼニゴケと高等植物への導入を行い、人工自発光植物を作製することを目指した。しかし、バクテリアルシフェラーゼを蛍光タンパク質と融合させて高輝度化には成功したが、発光基質生合成系とともに植物に導入しても、目視できる発光強度には達しなかった。そこで、昨年度、研究方針を見直し、⑥糸状菌（ヤコウタケ）の自発光システムを解明し、植物に導入することで高輝度な自発光植物を作製することを目指した。ヤコウタケの発光に関連する遺伝子群をクローニングし、植物に一過性の発現を確認したところ、弱いながらも目視で発光が確認できた。そこで、これらの発光遺伝子群を、シロイヌナズナのゲノムに導入したところ、安定的な自発光植物の作出に成功した。
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