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バイオガスを介した生物的物質生産プロセスの構築

研究課題

研究課題/領域番号 17360401
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物機能・バイオプロセス
研究機関広島大学

研究代表者

西尾 尚道  広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (30034383)

研究分担者 柿薗 俊英  広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 准教授 (00214255)
中島田 豊  広島大学, 大学院先端物質科学研究科, 助手 (10281164)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
16,190千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 690千円)
2007年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2006年度: 5,800千円 (直接経費: 5,800千円)
2005年度: 7,400千円 (直接経費: 7,400千円)
キーワードエタノール / Moorella sp. / 水素 / 二酸化炭素 / 一酸化炭素 / バイオガス / 休止菌体 / 酢酸 / Clostridium Ijungdahlii / 嫌気性菌 / Moorella / アルコール脱水素酵素 / アルデヒド脱水素酵素
研究概要

1.エタノール高生産株の育種
Moorella sp. HUC22-1株のエタノール生産性を向上させる手段の一つと考えられる分子生物学的育種に必要な遺伝子導入系の開発を行った。その結果、相同性組換えとエレクトロポレーション法を用いたゲノムDNAへの組み込みによる形質転換法を用いて、ウラシル合成に必要なdihydroorotate dehydrogenaseとorotate phosphoribosyltransferaseをコードする遺伝子(pyrD、pyrE)を欠損したウラシル要求性株を作製できた。現在、この要求性株をホストに、pyrDとpyrEを選択マーカーに用いて遺伝子導入系の開発を進めている。
2.代謝特性の解析
HU22-1株を様々な有機酸を基質として回分培養を行い、各基質における代謝特性の解析を行うとともに、代謝経路上の酵素活性を測定した。その結果、どの基質でもエタノールを生成する事はなかったが、マリルCoA経路を介したグリオキシル酸及びグリコール酸の異化代謝に伴う基質レベルのリン酸化によってATPを生成できる事が示唆された。
3.培養系でのエタノール生産
これまで、H_2/CO_2ガス基質を用いたが、本年度は合成ガスの主成分であるCOを用いた。当初20%COガスまでしか培養できなかったが、20%COガス基質で増殖した菌はさらに60,80%COでも増殖可能となり、このような高COガス下での馴養を繰り返す事により、100%COガス下でも増殖可能となった。COガス下での増殖は最終的に、H2/CO2の場合に比べて8倍となった。また、酢酸/エタノール生成比も低下し、エタノール生産系へシフトした。最終的に、加圧型撹拌型発酵槽を用いてpH制御下での高濃度培養の可能性が開けた。

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2008 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (3件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Degradation of glyoxylate and glycolate with ATP synthesis by a therm ophilic anaerobic bacterium, Moorella sp. HUC22-1.2008

    • 著者名/発表者名
      Shinsuke Sakai
    • 雑誌名

      Applied and Environmental Microbiology 74

      ページ: 1447-1452

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Degradation of glyoxylate and glycolate with ATP synthesis by a thermophilic anaerobic bacterium, Moorella sp. HUC22-12008

    • 著者名/発表者名
      Shinsuke, Sakai, Kentaro, Inokuma, Yutaka, Nakashimada, Naomichi, Nishio
    • 雑誌名

      Applied and Environmental Microbiology 74

      ページ: 1447-1452

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Degradation of glyoxylate and glycolate with ATP synthesis by a therm ophilic anaerobic bacterium, Moorella sp. HUC22-1.2008

    • 著者名/発表者名
      Shinsuke Sakai
    • 雑誌名

      Applied and Environmental Microbiology 74(In press)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of enzymes involved in the ethanol production of Moorella sp. HUC22-12007

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Inokuma
    • 雑誌名

      Archives of Microbiology 188

      ページ: 37-45

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent development of anaerobic digestion processes for energy recovery from wastes2007

    • 著者名/発表者名
      Naomichi Nishio
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering 103

      ページ: 105-112

    • NAID

      110006239217

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of enzymes involved in the ethanol production of Moorella sp. HUC22-12007

    • 著者名/発表者名
      Kentaro, Inokuma, Yutaka, Nakashimada, Naomichi, Nishio
    • 雑誌名

      Archives of Microbiology 188

      ページ: 37-45

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Recent development of anaerobrc digestion processes for energy recovery from wastes2007

    • 著者名/発表者名
      Naomichi, Nishio, Yutaka, Nakashimada
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering 103

      ページ: 105-112

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 有機排水・余剰汚泥の処理システム-省エネルギ-的浄化および汚泥減量化・有効利用のために2006

    • 著者名/発表者名
      西尾 尚道, 中島田 豊, 他5名
    • 雑誌名

      環境浄化技術 5.5

      ページ: 50-55

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Acetate and ethanol production from H_2 and CO_2 by Moorella sp. with the repeated batch culture.2005

    • 著者名/発表者名
      Sakai, Shinsuke
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering 99(3)

      ページ: 252-258

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] Acetate and ethanol production from H_2-co_2 by Moorella sp. HUC22-12007

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Inokuma
    • 学会等名
      Symposium of the International Conference on Biorefinery
    • 発表場所
      Beijing (China)
    • 年月日
      2007-10-21
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Acetate and ethanol production from H_2-CO_2 by Moorella sp. HUC22-12007

    • 著者名/発表者名
      Kentaro, Inokuma, Yutaka, Nakashimada, Shinsuke, Sakai, Naomichi, Nishio
    • 学会等名
      Symposium of the International Conference on Bioreftnery
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2007-10-21
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Acetate and ethanol production from H_2-CO_2 by Moorella sp. HUC22-12007

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Inokuma
    • 学会等名
      Symposium of the International Conference on Biorefinery
    • 発表場所
      Beijing(China)
    • 年月日
      2007-10-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 水素利用技術集成・加速する実用化技術開発(乾式メタン発酵と水素製造、分担執筆)2007

    • 著者名/発表者名
      西尾 尚道
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      (株)エヌ・ティー・エス
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [図書] Hydrogen production and dry methane fermentation,In Collection of hydrogen utilization-accelerating development of applicative technology2007

    • 著者名/発表者名
      Naomichi, Nishio, Yutaka, Nakashimada
    • 出版者
      NTS-book Co
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [図書] 複合微生物系の産業利用と新産業創出(メタン発酵の現状、分担執筆)2006

    • 著者名/発表者名
      中島田 豊, 西尾 尚道
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      シ-エムシ-出版
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [備考] 「研究成果報告書概要(和文)」より

    • URL

      http://www.hiroshima-u.ac.jp/adsm/bio/biotechnology/index.html

    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要

URL: 

公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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