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ナノZnO粒子による光合成生物の葉緑体増殖現象の解析とCO2固定プロセスの創出

研究課題

研究課題/領域番号 18K19882
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分64:環境保全対策およびその関連分野
研究機関大阪府立大学

研究代表者

徳本 勇人  大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (70405348)

研究分担者 吉原 静恵  大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (20382236)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード酸化亜鉛ナノ粒子 / 光合成生物 / 葉緑体 / ナノ粒子
研究成果の概要

CO2を固定化し、低炭素化に貢献できる光合成生物の高成長を金属ナノ粒子をミネラル源として誘導することに成功した。ナノZnO粒子を脱分化細胞である植物のカルス、藻類に暴露すると、光合成反応を担うクロロフィルタンパク質が植物細胞内で高生産されることを明らかにし、ミネラル吸収の主役である植物の根でも同様の高成長を誘導することに成功した。本研究成果により、油生産や浄水プロセスに用いられる藻類、植物工場作物等の光合成生物に、高いCO2固定能を付与できるバイオプロセスの創出につながる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

光合成生物は、生育環境中で溶解した金属イオンをミネラルとして吸収し、光合成により有機物を生産してライフサイクルが達成される。本研究では、金属ナノ粒子をミネラル源とすると、その溶解速度が光合成生物の吸収速度に合致させやすいことを見出した。従来の施肥では、余剰ののミネラルが、生育を阻害したり、地下水汚染源となることがあったが、本研究の成果により、光合成生物を用いたバイオプロセスを、金属ナノ粒子の採用により最適化することが可能になったと言える。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Genetic Diversity and Structure of Apomictic and Sexually Reproducing Lindera Species (Lauraceae) in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura, M., Nanami, S., Okuno S., Hirota, S.K., Matsuo A., Suyama Y., Tokumoto H., Yoshihara, S., Itoh, A.
    • 雑誌名

      Forests

      巻: 12 号: 2 ページ: 227

    • DOI

      10.3390/f12020227

    • NAID

      120006978343

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2019851

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improvement of 2,3-butanediol tolerance in Saccharomyces cerevisiae by using a novel mutagenesis strategy2021

    • 著者名/発表者名
      A. Mizobata, R. Mitsui, R. Yamada, T. Matsumoto, S. Yoshihara, H. Tokumoto, H. Ogino
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 131 号: 3 ページ: 283-289

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2020.11.004

    • NAID

      40022514785

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ZnO nanoparticles effect on pollen grain germination and pollen tube elongation2021

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshihara, S. Hirata, K. Yamamoto, Y. Nakajima, K. Kurahashi, H. Tokumoto
    • 雑誌名

      Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC)

      巻: 145 号: 2 ページ: 405-415

    • DOI

      10.1007/s11240-021-02017-2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Role of gut microbiota in sex- and diet-dependent metabolic disorders that lead to early mortality of androgen receptor-deficient male mice2020

    • 著者名/発表者名
      Harada Naoki、Hanada Kazuki、Minami Yukari、Kitakaze Tomoya、Ogata Yoshiyuki、Tokumoto Hayato、Sato Takashi、Kato Shigeaki、Inui Hiroshi、Yamaji Ryoichi
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism

      巻: 318 号: 4 ページ: E525-E537

    • DOI

      10.1152/ajpendo.00461.2019

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of novel bacteria capable of accumulating 137Cs under K+ from anaerobic digested sludge for decontamination of 137Cs-contaminated biomass2020

    • 著者名/発表者名
      H. Tokumoto, K. Nomoto, K. Kurahashi,
    • 雑誌名

      Journal of Material Cycles and Waste Management

      巻: 22 号: 4 ページ: 1103-1112

    • DOI

      10.1007/s10163-020-01004-7

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A specific combination of dual index adaptors decreases the sensitivity of amplicon sequencing with the Illumina platform2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Hirose, T. Shiozaki, I. Hamano, S. Yoshihara, H. Tokumoto, T. Eki, N. Harada
    • 雑誌名

      DNA Research

      巻: 27 号: 4

    • DOI

      10.1093/dnares/dsaa017

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Construction of lactic acid-tolerant Saccharomyces cerevisiae by using CRISPR-Cas-mediated genome evolution for efficient d-lactic acid production2020

    • 著者名/発表者名
      R. Mitsui, R. Yamada, T. Matsumoto, S. Yoshihara, H. Tokumoto, H. Ogino
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 104 号: 21 ページ: 9147-9158

    • DOI

      10.1007/s00253-020-10906-3

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Absorption of zinc ions dissolved from zinc oxide nanoparticles in the tobacco callus improves plant productivity2019

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshihara, K. Yamamoto, Y. Nakajima, S. Takeda, K. Kurahashi, H. Tokumoto
    • 雑誌名

      Plant Cell, Tissue and Organ Culture

      巻: 138 号: 2 ページ: 377-385

    • DOI

      10.1007/s11240-019-01636-0

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 特定のインデックス配列の組み合わせに起因するシークエンスクオリティの低下と菌叢解析への影響2021

    • 著者名/発表者名
      広瀬 侑, 塩崎拓平, 濱野 樹, 吉原静江, 徳本勇人, 浴 俊彦, 原田尚美
    • 学会等名
      第15回日本ゲノム微生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] バイオマスエネルギーを活用する2020

    • 著者名/発表者名
      徳本勇人
    • 学会等名
      2020年度大阪府立大学公開講座」21世紀科学セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 点変異・構造変異同時導入による2,3-ブタンジオール耐性酵母の創製2020

    • 著者名/発表者名
      溝端 明日香、三ツ井良輔、山田亮祐、松本拓也、吉原静恵、徳本勇人、荻野博康
    • 学会等名
      極限環境生物学会2020年度(第21回)年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ゲノム進化法によって創製した熱耐性酵母の遺伝子発現量解析2020

    • 著者名/発表者名
      三ツ井 良輔、山田亮祐、松本拓也、吉原静恵、徳本勇人、荻野博康
    • 学会等名
      極限環境生物学会2020年度(第21回)年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] インデックスの組み合わせに起因するイルミナシークエンサーのクオリティ低下2020

    • 著者名/発表者名
      広瀬 侑, 塩崎拓平, 濱野 樹, 吉 静江, 徳本勇人, 浴 俊彦, 原田 尚美
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] A deep amplicon sequencing study of the algal communities in lacustrine and hydro-terrestrial environments of Antarctica2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Hirose, T. Shiozaki, M. Otani, I.Hamano, S. Yoshihara, H. Tokumoto, S. Kudoh, S. Imura, T. Eki, N. Harada
    • 学会等名
      The 11th Symposium on Polar Science,
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 藍藻による難溶解性金属ナノ粒子の可溶性促進機構の解析2020

    • 著者名/発表者名
      吉原静恵,大畑瑠菜,藤村花凜,徳本勇人
    • 学会等名
      第14回日本ゲノム微生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 酸化亜鉛ナノ粒子が褐虫藻Symbiodinium minutumの成育に与える影響の解析2020

    • 著者名/発表者名
      藤村花凜,大畑瑠菜,吉原静恵,皆川 純,徳本勇人
    • 学会等名
      第14回日本ゲノム微生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ZnO NPsによる藍藻の増殖機能の評価2019

    • 著者名/発表者名
      大畑瑠菜,藤村花凜,吉原静恵,徳本勇人
    • 学会等名
      第10回日本光合成学会年会およびシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ZnO NPsによる藍藻への影響の評価2019

    • 著者名/発表者名
      藤村花凜,大畑瑠菜,吉原静恵,徳本勇人
    • 学会等名
      環境バイオテクノロジー学会2019年度大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 酸化亜鉛ナノ粒子から溶出する亜鉛イオンが藍藻に与える影響の解析2019

    • 著者名/発表者名
      大畑瑠菜,藤村花凜,吉原静恵,徳本勇人
    • 学会等名
      日本植物学会第83回仙台大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 酸化亜鉛ナノ粒子がレタス根の成長に及ぼす影響の解析2019

    • 著者名/発表者名
      廣瀬蓮,岡本和也,吉原静恵,徳本勇人
    • 学会等名
      2019年度(第8回)近畿植物学会講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 青色光による表層微小管の配向制御2019

    • 著者名/発表者名
      林 翔太朗,菊池樹里,濱田隆宏,徳本勇人,吉原静恵
    • 学会等名
      日本農芸化学会関西支部 第507回講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 酸化亜鉛から溶出するイオン種の違いが緑藻に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      野村海斗,吉原静恵,倉橋健介,徳本勇人
    • 学会等名
      日本農芸化学会関西支部 第507回講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] フィトクロムの吸収波長改変による生育への影響2019

    • 著者名/発表者名
      大辻知聖,野村海斗,徳本勇人,吉原静恵
    • 学会等名
      日本農芸化学会関西支部 第507回講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] フィトクロムの吸収波長改変による生育への影響2019

    • 著者名/発表者名
      大辻知聖,野村将史,徳本勇人,吉原静恵
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] フィトクロムのN 末端ペプチドによる胚軸伸長の促進2019

    • 著者名/発表者名
      野村将史,大辻知聖,徳本勇人,吉原静恵
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 青色光による表層微小管の配向制御の解析2019

    • 著者名/発表者名
      林 翔太朗,菊池樹里,濱田隆宏,徳本勇人,吉原静恵
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 青色光による表層微小管構築速度の制御2019

    • 著者名/発表者名
      菊池樹里,林翔太朗,濱田隆宏,徳本勇人,吉原静恵
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ZnOナノ粒子由来の亜鉛イオンによる花粉の発芽遅延と花粉管の伸長阻害2018

    • 著者名/発表者名
      吉原静恵,山本花純,倉橋健介,野村俊之,徳本勇人
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] レタスの根の伸長にZnOナノ粒子由来の亜鉛イオンの吸収が与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      野村海斗,山本花純,吉原静恵,倉橋健介,野村俊之,徳本勇人
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ZnOナノ粒子由来の亜鉛イオンの吸収によるタバコカルスの光合成機能の解析2018

    • 著者名/発表者名
      山本花純,竹田恵美,吉原静恵,倉橋健介,徳本勇人
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] フォトクロムの吸収波長改変による生長への影響2018

    • 著者名/発表者名
      大辻知聖,野村将史,徳本勇人,吉原静恵
    • 学会等名
      平成30年度(第7回)近畿植物学会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ZnOナノ粒子の亜鉛イオンによる花粉の発芽遅延2018

    • 著者名/発表者名
      吉原静恵,野村海斗,倉橋健介,徳本勇人
    • 学会等名
      平成30年度(第7回)近畿植物学会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 酸化亜鉛ナノ粒子が植物に与える影響の解析2018

    • 著者名/発表者名
      野村海斗,竹田恵美,吉原静恵,倉橋健介,徳本勇人
    • 学会等名
      平成30年度(第7回)近畿植物学会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ZnOナノ粒子による植物培養細胞の光合成と生育の促進2018

    • 著者名/発表者名
      吉原静恵,徳本勇人
    • 学会等名
      アグリビジネス創出フェア2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 分離プロセスの最適化とスケールアップの進め方 第11章1節バイオマスにおける各種分離技術の開発と組み合わせ2019

    • 著者名/発表者名
      徳本勇人(分担執筆)
    • 総ページ数
      634
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861047664
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-07-25   更新日: 2022-01-27  

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