2015 Fiscal Year Research-status Report
稲わらでセルラーゼを安定発現するバイオ燃料用イネの開発
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26450480
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
大野 良子 (豊住良子) 神戸大学, 学内共同利用施設等, 研究員 (00398827)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宅見 薫雄 神戸大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (50249166)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | バイオマス / バイオ燃料 / セルラーゼ / 稲わら |
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| Outline of Annual Research Achievements |
わらなどの主成分であるセルロースの糖化の効率化のため、セルラーゼなどの細胞壁分解酵素をあらかじめ発現する形質転換植物の開発が進められている。しかし、外来の酵素発現量が微量であることや、セルラーゼの発現によって生育期に生長・形態異常が生じる場合がある。そこで本研究では、我々がコムギから単離した乾燥誘導性Wdhn13プロモーター、低温誘導性タンパク質WLT10の細胞外排出シグナルを利用して、外来セルラーゼを収穫直前の稲わらで発現するイネの開発を行う。発現を植物の発生の最後の時期（収穫直前）の細胞間隙で行うことにより、生育期の形態異常を伴うことなく外来セルラーゼを安定して発現できるようになると考えられる。
今年度は、Wdhn13プロモーター、WLT10シグナル配列を利用して糸状菌由来の３種類のセルラーゼを発現するためのコンストラクトを導入した形質転換植物（イネ、シロイヌナズナ）の作出を試みた。形質転換シロイヌナズナについては、全てのコンストラクトについて複数系統の形質転換体を得ることができた。これらの形質転換体は、Wdhn13乾燥誘導性プロモーターによって制御されていることから、セルラーゼ遺伝子の発現が乾燥によって誘導されるかどうかを量的RT-PCR法によって解析したところ、いずれの遺伝子を導入した系統においても、乾燥処理によってセルラーゼ遺伝子が発現誘導されることが確認できた。また、セルラーゼ遺伝子を過剰発現させた場合、植物体の表現型に悪影響が出ることが報告されている。そこでこのような悪影響がWdhn13乾燥誘導性プロモーターによって発現させた場合も認められるかどうかについて検証したところ、通常栽培条件下では今回のコンストラクト導入によって顕著な形態変化や生育異常は認められなかった。
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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
本研究では、コムギの乾燥誘導性プロモーターや細胞外排出シグナルを用いてセルラーゼを発現することが、生育・形態異常を伴わず糖化されやすいイネの開発につながるかどうかを検証し、収穫後のわらのセルロースを容易に糖に分解できるイネの開発を行うことを最終目標とする。
今年度は、Wdhn13プロモーター、WLT10シグナル配列を利用して糸状菌のセルラーゼを発現するためのコンストラクトを導入した形質転換シロイヌナズナを作製して、Wdhn13プロモーターは乾燥に応答してセルラーゼ遺伝子を発現すること、Wdhn13プロモーターを用いてセルラーゼを発現しても通常栽培条件下では顕著な形態変化や生育異常は認められないことを明らかにした。イネでセルラーゼを発現するためのコンストラクトの構築も終了しているが、まだ再分化個体が得られていないので、引き続き形質転換を行う必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、Wdhn13プロモーターによって外来セルラーゼを発現する形質転換植物を用いて以下の解析を行う。(1) セルラーゼの蓄積量、活性を測定する。(2) 導入したセルラーゼの発現によって形質転換体の糖含量が変化するか調べる。(3) セルラーゼの発現が糖化能力に与える影響を調べる。
これらの解析によって、形質転換体のセルラーゼ蓄積量とセルラーゼ活性、糖化能力との相関関係を明らかにして、コムギの乾燥誘導性プロモーターや細胞外排出シグナルを用いてセルラーゼを発現することが、生育・形態異常を伴わず糖化されやすいイネの開発につながるかどうかを検証する。
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| Causes of Carryover |
当初の予定通り、Wdhn13プロモーター、WLT10シグナル配列を利用してセルラーゼを発現するためのコンストラクトを導入した形質転換シロイヌナズナを用いて、Wdhn13プロモーターは乾燥に応答してセルラーゼ遺伝子を発現すること、Wdhn13プロモーターを用いてセルラーゼを発現した時の植物体の形態・生長への影響を評価することができた。しかし、イネでセルラーゼを発現するためのコンストラクトの構築は終了しているものの、まだイネでの確認はできていないことや、産前休暇の取得により研究を一時中断したため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
セルラーゼを導入した形質転換体を用いた解析が中心となるため、試薬代や植物栽培資材などの消耗品費を中心に研究費の執行を計画している。また、これまでに得られた成果の発表や関連研究の情報収集のための旅費や、論文執筆に際しての英文校閲代などを見込んでいる。
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Research Products
(3 results)
