タイプの異るニトロゲナーゼによるシアノバクテリア光合成水素生産の遺伝子工学的改良

• 研究課題/領域番号: 21380200
• 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: 環境農学
• 研究機関: 神奈川大学
• 研究代表者: 桜井 英博 神奈川大学, 光合成水素生産研究所, 客員教授研 (10063645)
• 研究分担者: 井上 和仁 神奈川大学, 理学部, 教授 (20221088)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円); 2011年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2010年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2009年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
• キーワード: シアノバクテリア / 水素 / 光合成 / ニトロゲナーゼ / 再生可能エネルギー / バナ / ヒトロゲナーゼ / バナジウム

研究概要

シアノバクテリアの光合成系とニトロゲナーゼを利用した水素生産の効率化のために通常のMo型ニトロゲナーゼ遺伝子代えて、V(バナジウム)型ニトロゲナーゼ、Fe-only(鉄)型ニトロゲナーゼ活性を発現した改良株を遺伝子工学的に作成することを試みた。Mo型だけ、及びMo型とV型の両方を持つ株の、Mo型遺伝子を破壊した株を作成した。他の株または細菌のニトロゲナーゼ遺伝子を導入するためのプラスミドを準備した。Mo型とV型の両方を持つ株で、培地中のMo濃度低下により、Mo型の活性を低下させる目的で、ガラス瓶に代えてガスバリアー性プラスチックバッグを利用した培養容器を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Flexible plastic bioreactors for photobiological hydrogen production by hydrogenase-deficient cyanobacteria (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kitashima, H. Masukawa, H. Sakurai, K. Inoue
  • 雑誌名: Biosci. Biochem 巻: 76 ページ: 831-833
  • NAID: 10030752172
• [雑誌論文] Genetic engineering of cyanobacteria to enhance biohydrogen production from sunlight and wateR (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Masukawa, M. Kitashima, K. Inoue, H. Sakurai, R. P. Hausinger
  • 雑誌名: AMBIO 巻: 41, suppl. 2 ページ: 169-173
• [雑誌論文] Flexible Plastic Bioreactors for Photobiological Hydrogen Production by Hydrogenase-Deficient Cyanobacteria (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitashima, H.Masukawa, H.Sakurai, K.Inoue
  • 雑誌名: Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 巻: 76 号: 4 ページ: 831-833
  • DOI: 10.1271/bbb.110808
  • NAID: 10030752172
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic Engineering of Cyanobacteria to Enhance Biohydrogen Production from Sunlight and Water (2012)
  • 著者名/発表者名: Masukawa, M.Kitashima, K.Inoue, H.Sakurai, et al
  • 雑誌名: AMBIO 巻: 11,suppl.(2) ページ: 169-173
  • 査読あり
• [雑誌論文] シアノバクテリアを利用した海面上での水素の大規模生産 (2011)
  • 著者名/発表者名: 北島正治、桜井英博、井上和仁
  • 雑誌名: 水環境学会誌 巻: 34 ページ: 108-112
  • NAID: 10028058357
• [雑誌論文] Site-directed mutagenesis of the Anabaena sp. strain PCC 7120 nitrogenase active site to increase photobiological hydrogen production (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Masukawa, K. Inoue, H. Sakurai, C. P. Wolk, R. P. Hausinger
  • 雑誌名: Appl. Env. Microbiol 巻: 76 ページ: 6741-6750
• [雑誌論文] A feasibility study of large-scale photobiological hydrogen production utilizing mariculture-raised cyanobacteria. (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Sakurai, H. Masukawa, M. Kitashima, K. Inoue
  • 雑誌名: Adv. Exp. Med. Biol 巻: 675 ページ: 291-303
• [雑誌論文] Feasibility study of large-scale photobiological hydrogen production utilizing mariculture-raised cyanobacteria. (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Sakurai, H.Masukawa, M.Kitashima, K.Inoue
  • 雑誌名: Advances in Experimental Medicine and Biology 巻: 675 ページ: 291-303
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, H., Masukawa, H., Inoue, K.
  • 雑誌名: (分担執筆)A preliminary survey of the economical viability of large-scale photobiological hydrogen production utilizing mariculture-raised cyanobacteria. In Handbook on Cyanobacteria : Biochemistry, Biotechnology and Applications(eds.Gault, PM, and Mahler, HG)(Nova Science Publishers, New York.)
• [学会発表] シアノバクテリアによる大規模光合成水素生産のグランドデザインと課題 (2012)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 学会等名: FC EXPO 2012 FCアカデミックフォーラム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-01
• [学会発表] シアノバクテリア改良株の水素生産性持続のための気相の研究とバイオリアクターの低廉化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 北島正治、増川一、櫻井英博、井上和仁
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] 改良シアノバクテリアによる光生物学的水素生産の実用化に向けての生物学的及び工学的課題 (2011)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博、増川一、北島正治、井上和仁
  • 学会等名: 水素エネルギー協会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-11-30
• [学会発表] バクテリアNostoc sp.取込み型ヒドロゲナーゼ破壊株のニトロゲナーゼに基づく光生物学的水素生産の持続性と二酸化炭素濃度 (2011)
  • 著者名/発表者名: 北島正治、増川一、櫻井英博、井上和仁
  • 学会等名: 日本植物学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] シアノバクテリアの光合成水素生産性向上とバイオリアクターの低廉化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 桜井英博
  • 学会等名: 第7回FC EXPO、FCアカデミックフォーラム
  • 発表場所: 東京ビッグサイト(東京)
  • 年月日: 2011-03-04
• [学会発表] シアノバクテリアのニトロゲナーゼによる水素生産の持続性の向上とバイオリアクター素材の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博、増川一、北島正治、井上和仁
  • 学会等名: 第14回マリンバイオテクノロジー学会
  • 発表場所: セッション座長
• [学会発表] シアノバクテリアのニトロゲナーゼによる水素生産持続性の向上とバイオリアクター素材の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博、北島正治、増川一、井上和仁
  • 学会等名: マリンバイオテクノロジー学会大会
  • 発表場所: 静岡
• [学会発表] シアノバクテリアの水素生産持続性向上のための気体組成と安価なプラスチックバイオリアクター (2011)
  • 著者名/発表者名: 北島正治、増川一、櫻井英博、井上和仁
  • 学会等名: ランソウ研究会(ラン藻の分子生物学2011)
  • 発表場所: 木更津
• [学会発表] シアノバクテリアの光合成水素生産性向上とバイオリアクターの低廉化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 北島正治、増川一、櫻井英博、井上和仁
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会大会
  • 発表場所: (予稿集報告のみ(仙台予定のところ、地震のため))
• [学会発表] シアノバクテリアの水素生産実用化に向けた持続性向上とプラスチック製バイオリアクター利用の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 北島正治、増川一、井上和仁、櫻井英博
  • 学会等名: 第30回水素エネルギー協会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京)
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] Challenges for Large-scale Photobiological Hydrogen Production on the Ocean Surface (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, H
  • 学会等名: Forum : Frontier of Renewable Ocean Energy, the 1^<st> MarineTech Summit-2010
  • 発表場所: Dalian
  • 年月日: 2010-10-28
• [学会発表] シアノバクテリアによる水素生産 (2010)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 学会等名: 国際微細藻類シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学(東京)(招待講演)
  • 年月日: 2010-05-31
• [学会発表] シアノバクテリアによる大規模水素生産のコスト削減のための諸課題 (2010)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博、北島正治、増川一、井上和仁
  • 学会等名: 日本マリンバイオテクノロジー学会大会
  • 発表場所: 広島大学(東広島市)
  • 年月日: 2010-05-29
• [学会発表] シアノバクテリアNostoc sp.PCC7422△hupL株の光生物学的水素生産持続性に及ばす培養気相中N_2濃度の影響(ポスター) (2010)
  • 著者名/発表者名: 桜井英博, 他
  • 学会等名: 日本植物生理学会大会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 光合成微生物シアノバクテリアを利用した海面上での水素の大規模生産 (2010)
  • 著者名/発表者名: 桜井英博, 他3名
  • 学会等名: FC EXPO2010 第6回国際水素・燃料電池展
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-03-03
• [学会発表] Challenges for large-scale photobiological hydrogen production on the ocean surface (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Sakurai, H. Masukawa, M, Kitashima, K. Inoue
  • 学会等名: Marine-Tech Summit-2010
  • 発表場所: Dalian
• [学会発表] Culture conditions and genetic engineering towards improved photobiological hydrogen production by cyanobacteria (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Sakurai, H. Masukawa, M, Kitashima, K. Inoue
  • 学会等名: 15th International Congress on Photosynthesis
  • 発表場所: Beijing
• [学会発表] Genetic engineering and culture conditions towards improved photobiological hydrogen production by c yanobacteria (Proceedings of the 15th International Congress on Photosynthesis) (2010)
  • 著者名/発表者名: Hidehiro Sakurai1,3, Masaharu Kitashima2, Hajime Masukawa1, Kazuhito Inoue1
  • 学会等名: 15^<th> International Congress of Photosynthesis
  • 発表場所: Beijin
• [学会発表] シアノバクテリアNostoc sp.PCC 7422 Hup株の光生物的水素生産に対する培養期に応じた気相組成の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 北島正治、増川一、櫻井英博、井上和仁
  • 学会等名: 第74回日本植物学会大会
  • 発表場所: 春日井(中部大学)
• [学会発表] シアノバクテリアによる水素大規模生産の研究開発構想と課題 (2009)
  • 著者名/発表者名: 桜井英博, 他3名
  • 学会等名: 藍藻の分子生物学2009
  • 発表場所: 木更津
  • 年月日: 2009-12-04
• [学会発表] シアノバクテリアNostoc sp.PCC7422△hupL株における光生物学的水素発生の持続性に対する培養気相の影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 北島正治, 桜井英博, 他2名
  • 学会等名: 第29回水素エネルギー協会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-12-03
• [学会発表] 光合成生物を利用した水素生産 (2009)
  • 著者名/発表者名: 桜井英博, 他3名
  • 学会等名: 日本植物学会第73回大会シンポジウム(藻類で挑む地球環境問題)
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2009-09-19
• [学会発表] A Survey of the economical viability of large-scale photobiological hydrogen production utilizing cyanobacteria (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, H, et al.
  • 学会等名: 13th International Symposium on Phototrophic Prokaryotes
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2009-08-14
• [学会発表] 海面を利用したシアノバクテリアによる大規模光生物学的水素生産性の予備的検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 桜井英博, 他2名
  • 学会等名: 第12回マリンバイオテクノロジー学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-05-30
• [学会発表] A survey of the economical viability of large-scale photobiological hydrogen production utilizing cyanobacteria (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sakurai, H. Masukawa, M, Kitashima, K. Inoue
  • 学会等名: 13th International Conference on Phototrophic Prokaryote
  • 発表場所: Motreal
• [学会発表] シアノバクテリアNostoc sp.△hupL株の光生物学的水素発生に対する気相組成の影響(ポスター) (2009)
  • 著者名/発表者名: 北島正治, 桜井英博, 他2名
  • 学会等名: 第12回マリンバイオテクノロジー学会大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] シアノバクテリアNostoc sp.PCC7422△hupL株における光生物学的水素蓄積への培養気相の影響(ポスター) (2009)
  • 著者名/発表者名: 北島正治, 桜井英博, 他2名
  • 学会等名: 日本植物学会第73回大会
  • 発表場所: 山形
• [図書] A preliminary survey of the economical viability of large-scale photobiological hydrogen production utilizing mariculture-raised cyanobacteria (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sakurai, H. Masukawa, K. Inoue
  • 出版者: Nova Science Publisher
• [図書] Improvement of nitrogenase-based photobiological hydrogen production by cyanobacteria by gene engineering In : Proc 15th International Congress on Photosynthesis
  • 著者名/発表者名: H. Sakurai, M. Kitashima, H. Masukawa, K. Inoue
  • 出版者: Springer Verlag
• [図書] 光合成による水素生産
  • 著者名/発表者名: 桜井英博
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 藻類の光合成
  • 著者名/発表者名: 桜井英博
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [図書] Improvement of nitrogenase-based photobiological hydrogen production by cyanobacteria by gene engineering-Genetic engineering and culture conditions towards improved photobiological hydrogen production by cyanobacteria.In Proceedings of the 15^<th> International Congress on Photosynthesis
  • 著者名/発表者名: H.Sakurai, M.Kitashima, H.Masukawa, K.Inoue
  • 出版者: Springer Verlag(in press)
• [備考] 神奈川大学・光合成水素生産研究所
  • URL: http://bio-hydrogen.kanagawa-u.ac.jp/index.html
• [備考] 神奈川大学光合成水素生産研究所
  • URL: http://bio-hydrogen.kanagawa-u.ac.jp/index.html
• [備考]
  • URL: http://bio-hydrogen.kanagawa-u.ac.jp/index.html
• [備考]
  • URL: http://bio-hydrogen.kanagawa-u.ac.jp/index.html
• [産業財産権] ガスサンプリングデバイス (2009)
  • 発明者名: 桜井英博、増川一、井上和仁、北島正治
  • 権利者名: 早稲田大学、櫻井英博(神奈川大学より譲渡)
  • 産業財産権番号: 2009-218160
  • 出願年月日: 2009-12-18
• [産業財産権] 出願特許「ガスサンプリングデバイス」 (2009)
  • 発明者名: 桜井英博, 他3名
  • 権利者名: 早稲田大学、神奈川大学
  • 産業財産権番号: 2009-218160
  • 出願年月日: 2009