| 研究課題/領域番号 |
20K06326
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分41040:農業環境工学および農業情報工学関連
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| 研究機関 | 東京薬科大学 |
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研究代表者 |
藤原 祥子 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (30266895)
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| 研究分担者 |
岡田 克彦 東京薬科大学, 生命科学部, 助教 (40301551)
佐藤 典裕 東京薬科大学, 生命科学部, 准教授 (50266897)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 微細藻類 / CO2固定 / 培養装置 / 環境水浄化 / バイオマス / 水質浄化 / リンの除去回収 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
CO2問題の解決のため、光合成によるCO2固定の利用、特に生育が速く食糧生産と競合しない微細藻類によるバイオマス燃料の生産が注目されている。しかし、まだ収量とコスト面で大きな壁がある。本研究では、この壁を克服するために、当研究室で開発したユニークな固相表面連続培養系を最適化することにより、施設面積当たりの生産率が高く、日本等の温帯以北で通年培養できる培養ユニットの開発を行う。合わせて、環境水の浄化をしつつ培養を行う系を構築する。
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| 研究実績の概要 |
CO2問題の解決のため、光合成によるCO2固定の利用、特に生育が速く食糧生産と競合しない微細藻類によるバイオマス燃料の生産が注目されている。本研究では、固相表面連続培養系を用いたバイオマス生産ユニットの条件検討と特性評価をクロレラを用いて行った。
固相上での光合成速度を正確に評価するためにIRGAでの測定法を確立し、グラスファイバー濾紙上では光よりもCO2の方がより強い律速要因となることが分かった。液相から固相に移した際、クロロフィル含量およびPSIIの実効量子収量は一過的に低下したが、その後24時間以内に回復した。このとき、CO2同化からアミノ酸合成への主要な代謝経路と翻訳装置およびストレスレスポンスタンパク質の遺伝子発現が、12時間後に一過的にアップレギュレートされていた。光合成反応過程の遺伝子については、PSI循環型電子伝達が光阻害を緩和し還元力の生成を抑制しているが、ATP合成は高く保たれている可能性が示された。これらのことから、固相上に移された細胞は移動後すぐにストレスを受けるが、光合成装置と代謝の流れの適応により24時間以内に高い光合成活性を回復できることが示唆された。
無機排水からのリン回収用の可搬型固相表面連続培養装置を開発した。培地で検討したところ、この装置は高いリン取り込み活性を維持しながら高い細胞密度で細胞を培養できることが示された。エタノール製造工場由来の無機排水や池の水からも24時間以内に大部分のリンを除去することができ、細胞の生育も維持されることが分かった。また、バイオマス生産について屋内と屋外で比較したところ、屋外の光強度は晴れた日の1/10程度で十分で建物の影になる場所でも可能であるが、間接光だけでは不十分であること、東京の場合10月以降は光強度と気温が低下し生産量が低下することが分かり、適切な光強度と温度の維持が重要であることが示された。
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