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2023 Fiscal Year Annual Research Report

環境水浄化型のバイオマス生産藻類工場ユニットの開発~低炭素社会実現に向けて

Research Project

Project/Area Number 20K06326
Research InstitutionTokyo University of Pharmacy and Life Science

Principal Investigator

藤原 祥子  東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (30266895)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岡田 克彦  東京薬科大学, 生命科学部, 助教 (40301551)
佐藤 典裕  東京薬科大学, 生命科学部, 准教授 (50266897)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords微細藻類 / CO2固定 / 培養装置 / 培養装置 / 環境水浄化
Outline of Annual Research Achievements

CO2問題の解決のため、光合成によるCO2固定の利用、特に生育が速く食糧生産と競合しない微細藻類によるバイオマス燃料の生産が注目されている。本研究では、固相表面連続培養系を用いたバイオマス生産ユニットの条件検討と特性評価をクロレラを用いて行った。
固相上での光合成速度を正確に評価するためにIRGAでの測定法を確立し、グラスファイバー濾紙上では光よりもCO2の方がより強い律速要因となることが分かった。液相から固相に移した際、クロロフィル含量およびPSIIの実効量子収量は一過的に低下したが、その後24時間以内に回復した。このとき、CO2同化からアミノ酸合成への主要な代謝経路と翻訳装置およびストレスレスポンスタンパク質の遺伝子発現が、12時間後に一過的にアップレギュレートされていた。光合成反応過程の遺伝子については、PSI循環型電子伝達が光阻害を緩和し還元力の生成を抑制しているが、ATP合成は高く保たれている可能性が示された。これらのことから、固相上に移された細胞は移動後すぐにストレスを受けるが、光合成装置と代謝の流れの適応により24時間以内に高い光合成活性を回復できることが示唆された。
無機排水からのリン回収用の可搬型固相表面連続培養装置を開発した。培地で検討したところ、この装置は高いリン取り込み活性を維持しながら高い細胞密度で細胞を培養できることが示された。エタノール製造工場由来の無機排水や池の水からも24時間以内に大部分のリンを除去することができ、細胞の生育も維持されることが分かった。また、バイオマス生産について屋内と屋外で比較したところ、屋外の光強度は晴れた日の1/10程度で十分で建物の影になる場所でも可能であるが、間接光だけでは不十分であること、東京の場合10月以降は光強度と気温が低下し生産量が低下することが分かり、適切な光強度と温度の維持が重要であることが示された。

  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Investigation of the cause of the sensitivity difference to pyrazosulfuron-ethyl between the green algae, Raphidocelis subcapitata and Desmodesmus subspicatus, focusing on target-site and nontarget-site resistance2024

    • Author(s)
      Shinpei Ohnuki、Norihiro Sato、Shoko Fujiwara
    • Journal Title

      Japanese Journal of Environmental Toxicology

      Volume: 27 Pages: 9~22

    • DOI

      10.11403/jset.27.9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 微細藻類による二酸化炭素固定、その能力と条件2024

    • Author(s)
      都筑幹夫、岡田克彦、藤原祥子
    • Journal Title

      東京薬科大学研究紀要

      Volume: 27 Pages: 37〜44

  • [Journal Article] Cellular response of Parachlorella kessleri to a solid surface culture environment2023

    • Author(s)
      Miyauchi Hiroki、Ishikawa Tomoharu、Hirakawa Yutaro、Sudou Ayumu、Okada Katsuhiko、Hijikata Atsushi、Sato Norihiro、Tsuzuki Mikio、Fujiwara Shoko
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 14 Pages: 1175080

    • DOI

      10.3389/fpls.2023.1175080

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Kre6 (yeast 1,6-β-transglycosylase) homolog, PhTGS, is essential for β-glucan synthesis in the haptophyte Pleurochrysis haptonemofera2023

    • Author(s)
      Inukai Mayuka、Kobayashi Naoya、Endo Hirotoshi、Asakawa Koki、Amano Keisuke、Yasuda Yuki、Cenci Ugo、Colleoni Christophe、Ball Steven、Fujiwara Shoko
    • Journal Title

      Frontiers in Bioengineering and Biotechnology

      Volume: 11 Pages: 1259587

    • DOI

      10.3389/fbioe.2023.1259587

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Biomass and Lipid Production in the Aerial Microalga Coccomyxa subellipsoidea KGU-D001 in the Liquid and Aerial Phases2023

    • Author(s)
      Aburai Nobuhiro、Kawashima Naritaka、Morita Rei、Miyauchi Hiroki、Okada Katsuhiko、Sato Norihiro、Fujiwara Shoko、Fujii Katsuhiko
    • Journal Title

      BioEnergy Research

      Volume: 16 Pages: 2479~2488

    • DOI

      10.1007/s12155-023-10569-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Acclimation of the Aerial Microalga Coccomyxa subellipsoidea KGU-D001 to Water Stress in the Aerial Phase2023

    • Author(s)
      Aburai Nobuhiro、Morita Rei、Miyauchi Hiroki、Okada Katsuhiko、Sato Norihiro、Fujiwara Shoko、Fujii Katsuhiko
    • Journal Title

      BioEnergy Research

      Volume: 17 Pages: 622~633

    • DOI

      10.1007/s12155-023-10651-1

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 光合成生物におけるアシルプラストキノン類の分布2024

    • Author(s)
      伊藤 凌,遠藤 瑞季,青木 元秀,大久保 秀士,藤原 祥子,佐藤 典裕
    • Organizer
      第65回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] クロレラのリン欠乏ストレス応答:脂質リモデリングと細胞内リン源2024

    • Author(s)
      茂木 空男,飯島 裕加里,木村 江里子,藤原 祥子,佐藤 典裕
    • Organizer
      第65回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] 固相表面培養におけるParachlorella細胞の環境応答2023

    • Author(s)
      平川 悠太郎,石川 禎治,宮内 啓喜,岡田 克彦,土方 敦司,佐藤 典裕,都筑 幹夫,藤原 祥子
    • Organizer
      日本植物学会第87回大会
  • [Presentation] 円石藻Pleurochrysis haptonemoferaにおけるβグルカン合成関連酵素の探索2023

    • Author(s)
      安田 有輝,山本 昇吾,藤原 祥子
    • Organizer
      日本植物学会第87回大会
  • [Presentation] ゲノム解析による石灰化関連遺伝子の解析及び探索2023

    • Author(s)
      山本 昇吾,犬飼 茉由加,鈴木 重勝,藤原 祥子
    • Organizer
      第18回バイオミネラリゼーションワークショップ

URL: 

Published: 2024-12-25  

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