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光合成細菌を利用した二酸化炭素と窒素固定反応によるPHA生産

研究課題

研究課題/領域番号 16K00593
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 環境技術・環境負荷低減
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

樋口 美栄子  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (40443014)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードポリヒドロキシアルカン酸 / 海洋性紅色光合成細菌 / 窒素固定 / 形質転換 / 紅色光合成細菌 / ニトロゲナーゼ / 二酸化炭素固定 / 光合成細菌
研究成果の概要

海洋性の紅色光合成細菌の持つ光合成と窒素固定能を利用したバイオプラスチックの生産について検証した。複数の紅色光合成細菌株が、ニトロゲナーゼによる窒素固定能を持つことを明らかにした。さらにPHA生産に有効な培養光条件を確立した。また好気培養におけるバイオプラスチック生産には酢酸が必要であることを明らかにし、代謝の変化に関与する遺伝子を同定した。また、カルシウム処理による新たな海洋性紅色光合成細菌の形質転換系を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

海洋性の紅色光合成細菌は地球上に大量に存在する海水・太陽光・二酸化炭素・窒素ガスを生育に利用できる物質生産に理想的な微生物である。また近年需要が高まっているバイオプラスチックの生産能も高く、応用展開が期待されている。本研究により、紅色光合成細菌の窒素固定能やPHA生産条件、バイオプラスチックの生産制御、形質転換についての知見が得られたことは、今後の産業生産に大きな貢献ができたと考えている。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Acetate-inducing metabolic states enhance polyhydroxyalkanoate production in marine purple nonsulfur bacteria under aerobic conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Higuchi-Takeuchi Mieko, Keiji Numata
    • 雑誌名

      Frontiers in Bioengineering and Biotechnology

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Class I Polyhydroxyalkanoate Synthase from the Purple Photosynthetic Bacterium Rhodovulum sulfidophilum Predominantly Exists as a Functional Dimer in the Absence of a Substrate2017

    • 著者名/発表者名
      Mieko Higuchi-Takeuchi, Yoko Motoda, Takanori Kigawa, and Keiji Numata
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 2 (8) 号: 8 ページ: 5071-5078

    • DOI

      10.1021/acsomega.7b00667

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sucrose supplementation suppressed the growth inhibition in polyhydroxyalkanoate-producing plants2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshizumi T, Yamada M, Higuchi-Takeuchi M, Matsumoto K, Taguchi S, Matsui M, Numata K
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology

      巻: 34 号: 1 ページ: 39-43

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.16.1121a

    • NAID

      130005519592

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis of High-Molecular-Weight Polyhydroxyalkanoates by Marine Photosynthetic Purple Bacteria.2016

    • 著者名/発表者名
      Higuchi-Takeuchi M, Morisaki K, Toyooka K, Numata K.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 11 (8) 号: 8 ページ: e0160981-e0160981

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0160981

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Screening Method for the Isolation of Polyhydroxyalkanoate-Producing Purple Non-sulfur Photosynthetic Bacteria from Natural Seawater2016

    • 著者名/発表者名
      Higuchi-Takeuchi M, Morisaki K, Numata K.
    • 雑誌名

      Front Microbiol.

      巻: 7 ページ: 1509-1509

    • DOI

      10.3389/fmicb.2016.01509

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 海洋性紅色光合成細菌の窒素固定及び二酸化炭素固定反応を利用したバイオポリマー生産系の構築2019

    • 著者名/発表者名
      樋口(竹内)美栄子、森崎久美子、沼田圭司
    • 学会等名
      植物生理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 海洋性紅色光合成細菌の形質転換系の開発と窒素固定能の評価2018

    • 著者名/発表者名
      樋口(竹内)美栄子、森崎久美子、沼田圭司
    • 学会等名
      生物工学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 海洋性紅色光合成細菌の窒素固定及び二酸化炭素固定反応を利用したポリヒドロキシアルカン酸の生産2018

    • 著者名/発表者名
      樋口(竹内)美栄子、森崎久美子、沼田圭司
    • 学会等名
      高分子学会討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effects of culture conditions on the polyhydroxyalkanoate production in marine purple photosynthetic bacteria2018

    • 著者名/発表者名
      Mieko Higuchi-Takeuchi M, Keiji Numata
    • 学会等名
      The 10th International Conference of Modification, Degradation and Stabilization of Polymers
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 海洋性紅色光合成細菌を用いたバイオポリマー生産2018

    • 著者名/発表者名
      Higuchi-Takeuchi M
    • 学会等名
      第3回光合成細菌ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 海洋性紅色非硫黄細菌によるポリヒドロキシアルカン酸(PHA)生産2018

    • 著者名/発表者名
      樋口 美栄子、森崎 久美子、沼田 圭司
    • 学会等名
      第58回植物生理学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 海洋性紅色非硫黄細菌によるポリヒドロキシアルカン酸(PHA)生産2017

    • 著者名/発表者名
      樋口(竹内)美栄子、森崎久美子、沼田圭司
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Polyhydroxyalkanoate production by marine purple photosynthetic bacteria2017

    • 著者名/発表者名
      Higuchi-Takeuchi M, Kumiko Morisaki, Keiji Numata
    • 学会等名
      Kick-off Symposium“Japan-South-East Asia Collaboration Hub of Bioplastics Study” JSPS-Core-to-Core Program
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Polyhydroxyalkanoates (PHAs) production and characterization by marine purple non-sulfur bacteria2017

    • 著者名/発表者名
      Higuchi-Takeuchi M, Kumiko Morisaki, Yoko Motoda, Keiji Numata
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Bio-based Polymers
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光合成細菌によるポリヒドロキシアルカン酸の生産2017

    • 著者名/発表者名
      樋口 美栄子、森崎 久美子、沼田 圭司
    • 学会等名
      第 27 回バイオ・高分子シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ポリヒドロキシアルカン酸を生産する海洋性紅色非硫黄光合成細菌海の単離方法2016

    • 著者名/発表者名
      樋口美栄子、森崎久美子、沼田圭司
    • 学会等名
      高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学(横浜市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 工業材料2019

    • 著者名/発表者名
      樋口(竹内) 美栄子
    • 総ページ数
      96
    • 出版者
      日刊工業新聞社
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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