• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

スマート発酵工学によるバイオブタノールの生産

研究課題

研究課題/領域番号 16K14890
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 応用微生物学
研究機関九州大学

研究代表者

園元 謙二  九州大学, 農学研究院, 教授 (10154717)

研究分担者 伊藤 幸博  東北大学, 農学研究科, 准教授 (70280576)
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
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードデザインドバイオマス / バイオブタノール / 混合糖 / カタボライト抑制(CCR) / 適応型発酵プロセス / 育種イネ / セルラーゼ / 糖化性 / CCR回避機構 / スマート発酵工学 / カタボライト抑制
研究成果の概要

稲わらからブタノールを生産するために微生物学と植物学の研究者による学際的連携を下記の通り行った。
稲わら由来の混合糖をセロビオースとキシロースに設定すると、カタボライト抑制(CCR)を回避したブタノール発酵ができた。次に、実際に稲わらのSemi-hydrolysateを用いるとCCRを回避すると共に、費用対効果の高い適応型発酵プロセスが構築できた。
老化誘導プロモーターを用いて老化期特異的にセルラーゼを発現させることにより、恒常的にセルラーゼを発現させた場合に見られた不稔等の異常を回避しながら、稲わらの酵素糖化性を向上させることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物育種学・分子微生物学・発酵工学研究者が各分野の強みを最大限に活かして互いの技術や知見をフィードバックおよびフィードフォワードして得られた「スマート発酵工学」の研究成果は、(1) リグノセルロース系バイオマスの積極的な利活用に関する研究と産業化の加速度的進歩、(2) 学際的な要素を持つ新規学問分野の創設、(3) 多岐に渡る知見と技術を備えた人材の輩出、などの多方面への貢献が期待できる。

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

    (31件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 5件、 査読あり 10件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 8件、 招待講演 6件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Semi-hydrolysate of paper pulp without pretreatment enables a consolidated fermentation system with in situ product recovery for the production of butanol.2019

    • 著者名/発表者名
      Tao Zhao, Kento Yasuda, Yukihiro Tashiro, Rizki Fitria Darmayanti, Kenji Sakai & Kenji Sonomoto
    • 雑誌名

      Bioresource Technology

      巻: 278 ページ: 57-65

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2019.01.043

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Highly efficient continuous acetone-butanol-ethanol production from mixed sugars without carbon catabolite repression.2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kihara, Takuya Noguchi, Yukihiro Tashiro, Kenji Sakai & Kenji Sonomoto
    • 雑誌名

      Bioresource Technology Reports

      巻: 印刷中 ページ: 100185-100185

    • DOI

      10.1016/j.biteb.2019.03.017

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Semi-hydrolysis with low enzyme loading leads to highly effective butanol fermentation.2018

    • 著者名/発表者名
      Tao Zhao, Yukihiro Tashiro, Jin Zheng, Kenji Sakai & Kenji Sonomoto
    • 雑誌名

      Bioresource Technology

      巻: 264 ページ: 335-342

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Novel biobutanol fermentation at a large extractant volume ratio using immobilized Clostridium saccharoperbutylacetonicum N1-4.2018

    • 著者名/発表者名
      Rizki Fitria Darmayanti, Yukihiro Tashiro, Takuya Noguchi, Ming Gao, Kenji Sakai & Kenji Sonomoto
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 126 号: 6 ページ: 750-757

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2018.06.006

    • NAID

      40021757871

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhancement of acetone-butanol-ethanol fermentation from eucalyptus hydrolysate with optimized nutrient supplementation through statistical experimental designs2017

    • 著者名/発表者名
      Jin Zheng, Yukihiro Tashiro, Tao Zhao, Qunhui Wang, Kenji Sakai and Kenji Sonomoto
    • 雑誌名

      Renewable Energy

      巻: 113 ページ: 580-586

    • DOI

      10.1016/j.renene.2017.05.097

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Expression of a fungal laccase fused with a bacterial cellulose-binding module improves the enzymatic saccharification efficiency of lignocellulose biomass in transgenic Arabidopsis thaliana2017

    • 著者名/発表者名
      Iiyoshi R, Oguchi T, Furukawa T, Iimura Y, Ito Y, Sonoki T
    • 雑誌名

      Transgenic Res

      巻: 26 号: 6 ページ: 753-761

    • DOI

      10.1007/s11248-017-0043-0

    • NAID

      120007128679

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] アプローチをデザインするスマート発酵工学の基盤研究2017

    • 著者名/発表者名
      園元謙二
    • 雑誌名

      生物工学会誌

      巻: 95 ページ: 2-13

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High acetone-butanol-ethanol production in pH-stat co-feeding of acetate and glucose2016

    • 著者名/発表者名
      Ming Gao, Yukihiro Tashiro, Qunhui Wang, Kenji Sakai and Kenji Sonomoto
    • 雑誌名

      Journal of. Bioscience and. Bioengineering

      巻: 122 号: 2 ページ: 176-182

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2016.01.013

    • NAID

      40020927613

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Difference of saccharification yields between organs and growth stages in rice2016

    • 著者名/発表者名
      Abe T, Ito K, Takahashi Y, Sato K, Matsuzaka A, Sonoki T, Ito Y.
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology

      巻: 33 号: 2 ページ: 105-110

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.16.0502a

    • NAID

      130005164808

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] セルラーゼの老化誘導発現による稲わらの糖化性の向上(Enhancement of saccharification from rice straws by senescence-specific expression of cellulase)2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤幸博
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー

      巻: 74 ページ: 412-413

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] セルラーゼの老化誘導発現による稲わらの糖化性の向上2018

    • 著者名/発表者名
      高畑開理、市川晋、伊藤幸博
    • 学会等名
      第36回日本植物細胞分子生物学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 食糧・バイオリファイナリー共用イネの開発を目指した稲わらの糖化性向上2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤幸博
    • 学会等名
      第70回日本生物工学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 培地・基質及びダウンストリームから考える発酵生産2018

    • 著者名/発表者名
      園元謙二
    • 学会等名
      第70回日本生物工学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Enhancement of saccharification yields from rice straws by senescence-inducible expression of cellulase.2018

    • 著者名/発表者名
      Takahata K, Ichikawa S, Furukawa K, Ito Y
    • 学会等名
      International Rice Congress 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synergetic fermentative production of a biochemical and biofuel: Efficient n-butanol production processes from renewable resources.2018

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Tashiro, Takeshi Zendo, Vichien Kitpreechavanich, Kenji Sonomoto, Kenji Sakai
    • 学会等名
      The 2nd e-ASIA Joint Research Program Seminar
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] セルラーゼ遺伝子を用いた稲わらの糖化性向上2018

    • 著者名/発表者名
      高畑開理、市川晋、古川佳世子、濁川睦、園木和典、伊藤幸博
    • 学会等名
      第13回東北育種研究集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Enhancement of saccharification yields from rice straw2017

    • 著者名/発表者名
      Ito Y
    • 学会等名
      Tohoku Forum for Creativity New Horizons in Food Science via Agricultural Immunology Food safty and functional evaluation
    • 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] セルラーゼの老化期特異的発現による稲わらの糖化性の向上2017

    • 著者名/発表者名
      市川晋、古川佳世子、伊藤幸博
    • 学会等名
      第35回日本植物細胞分子生物学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Biobutanol Production with Designed Biomass on Biorefinery2017

    • 著者名/発表者名
      Kenji Sonomoto
    • 学会等名
      The 4th Satellite Seminar: International Symposium on Microbial Research and Biotechnology for Biomass Utilization
    • 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] High butanol production by immobilized extractive fermentation with large extractant volume2017

    • 著者名/発表者名
      Rizki Fitria Darmayanti, Takuya Noguchi, Gao Ming, Yukihiro Tashiro, Kenji Sakai, Kenji Sonomoto
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会(2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Butanol Fermentation with Designed Pulp Hydrolysates by Clostridium saccharoperbutylacetonicum N1-42017

    • 著者名/発表者名
      Kento Yasuda, Tao Zhao, Yukihiro Tashiro, Kenji Sakai and Kenji Sonomoto
    • 学会等名
      International Symposium on Agricultural, Food, Environmental and Life Sciences in Asia, 2017 (The 14th International Joint Symposium between Japan and Korea)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High Butanol Production on Extractive Fermentation with Large Extractant Volume by Immobilized Cells2017

    • 著者名/発表者名
      Rizki Fitria Darmayanti, Takuya Noguchi, Ming Gao, Yukihiro Tashiro, Kenji Sakai and Kenji Sonomoto
    • 学会等名
      International Symposium on Agricultural, Food, Environmental and Life Sciences in Asia, 2017 (The 14th International Joint Symposium between Japan and Korea)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Repeated Enzymatic Hydrolysis and Acetone-Butanol-Ethanol Fermentation of Rice Straw Using Free and Immobilized Cells of Clostridium saccharoperbutylacetonicum N1-42017

    • 著者名/発表者名
      Tao Zhao, Yukihiro Tashiro, Kenji Sakai and Kenji Sonomoto
    • 学会等名
      International Symposium on Agricultural, Food, Environmental and Life Sciences in Asia, 2017 (The 14th International Joint Symposium between Japan and Korea)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 稲わらの糖化性を高める遺伝子の探索2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤叶裕、阿部友美、伊藤幸博
    • 学会等名
      ConBio2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 老化期特異的セルラーゼ発現による稲わらの糖化性向上2017

    • 著者名/発表者名
      市川晋、古川佳世子、園木和典、伊藤幸博
    • 学会等名
      第12回東北育種研究集会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 稲わらの糖化性を決める遺伝子のマッピングとその要因の探索2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤叶裕、阿部友美、伊藤幸博
    • 学会等名
      第12回東北育種研究集会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Green Chemical Production with Designed Biomass on Biorefinery2016

    • 著者名/発表者名
      Kenji Sonomoto
    • 学会等名
      The 3rd Satellite Seminar: International Symposium on Microbial Research and Biotechnology for Biomass Utilization
    • 発表場所
      Can Tho (Vietnam)
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] イネ葉鞘の糖化性を高める遺伝子のマッピング2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤叶裕、阿部友美、伊藤幸博
    • 学会等名
      第11回東北育種研究集会
    • 発表場所
      鶴岡市(山形県)
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of bioprocess with designed biomass: Design of rice straw hydrolysate for efficient butanol production without carbon catabolite repression2016

    • 著者名/発表者名
      Zhao Tao, Yukihiro Tashiro, Takuya Noguchi, Jin Zheng, Kenji Sakai, Kenji Sonomoto
    • 学会等名
      第68回日本生物工学会大会(2016)
    • 発表場所
      富山市(富山県)
    • 年月日
      2016-09-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 九州大学大学院 農学研究院 生命機能科学部門 システム生物工学講座 微生物工学分野ホームページ

    • URL

      http://www.agr.kyushu-u.ac.jp/lab/microbt/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
  • [備考] 東北大学大学院 農学研究科応用生命科学専攻 環境生命科学講座 環境適応生物工学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.agri.tohoku.ac.jp/bioadp/PukiWiki/index.php?FrontPage

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi