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

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26450480
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 大野 良子 (豊住良子) 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 学術研究員 (00398827)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宅見 薫雄 神戸大学, 農学研究科, 教授 (50249166)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: バイオマス / バイオ燃料 / セルラーゼ / 稲わら

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、糸状菌由来の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、産前産後休暇および育児休業の取得により一時的に研究が中断したが、以下に関して進捗があった。(1) 昨年度に引き続いて、糸状菌由来の3種類のセルラーゼをコードする遺伝子にWLT10由来のシグナル配列を付加し、Wdhn13乾燥誘導性プロモーターにそれぞれのキメラ遺伝子を連結した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）の作出に取り組んだところ、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。(2) そのうちのホモに固定された系統を用いて、導入したセルラーゼ遺伝子の発現時期について調べた結果、播種後4週目（葉の黄化がはじまる時期）から各セルラーゼ遺伝子の発現がみられ、観察を行った播種後7週目まで発現していることが確認された。セルラーゼ遺伝子をCaMV35Sプロモーター等によって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が、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。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

平成28年3月から平成28年11月まで産前産後休暇および育児休業を取得したため。

Strategy for Future Research Activity

産前産後休暇および育児休業の取得による研究の中断により、補助事業期間の1年間分の延長を申請した。
今後は、得られた形質転換体を用いて以下の解析を行う。(1) セルラーゼの蓄積量と活性を測定する。(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外来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植物の開発につながるかどうかを検証する。得られた結果は論文に取りまとめ、成果の発表を行う。

Causes of Carryover

産前産後休暇および育児休業の取得により、研究を中断したことから、次年度使用額が生じた。

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。

Research Products

• [Remarks] 神戸大学植物遺伝学研究室
  • URL: http://www.plantgenetics-kobeu.info/