| 研究概要 |
本申請課題では,好熱性シアノバクテアSynechococcus sp. MA19株およびゼニゴケカルスMarchantia polymorpha HYA-2F株を対象として,光混合栄養条件下における有機炭素源およびエネルギー利用特性を検討した.
シアノバクテリアMA19株を種々の有機炭素源を含む培地中で培養したところ,スクロースを資化できることが分かった.また培地中のリン酸イオン濃度がポリヒドロキシ酪酸の生産性に大きな影響を及ぼすことを見出した.スクロースを含む培地中において,入射光強度0〜67W/m^2の範囲で培養したところ,総エネルギー吸収量E_T=5.8×10^6J/g-cellsのとき,炭素回収率R_X=1.1および二酸化炭素放出率R_E=-0.18となった.従来報告されている光混合栄養細胞におけるR_X値は0.7〜0.8であり,MA19株では,その代謝過程で排出されるガス状基質としてのCO_2も細胞内へ取り込まれて,細胞成分として有効にトラップしうることが示された.
一方,外部照射型バイオリアクターによるゼニゴケ細胞HYA-2F株の光混合栄養培養(有機炭素源:グルコース)を実施した.その結果,吸収光エネルギー量をE_C=3.5×10^2W/kgに保った回分培養では,培養期間を通じてリアクターからのCO_2の放出が認められず,入射光強度を50W/m^2で一定にした培養と比べ高い細胞収率が達成された.また,エネルギー利用特性を代謝フラックス解析により検討した.その結果より,細胞内における光合成と呼吸によるエネルギー変換効率を求め,光および炭水化物によるエネルギーからATPへの変換特性を考慮した光照射制御を行うことにより,光強度を一定とした培養に比べ,供給エネルギー基準における細胞収率を著しく向上できることを示した.
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