極端な窒素飢餓状態に置かれたヘテロシスト形成型シアノバクテリアによる水素生産

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K06296
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分44030:植物分子および生理科学関連
• 研究機関: 神奈川大学
• 研究代表者: 井上 和仁 神奈川大学, 理学部, 教授 (20221088)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 光合成 / 水素 / シアノバクテリア / ニトロゲナーゼ / 光生物学的水素生産

研究成果の概要

糸状性シアノバクテリアであるNostocは、窒素飢餓条件下でヘテロシストを分化させ、その内部でニトロゲナーゼを発現して窒素固定を行う。この際、ニトロゲナーゼの基質となる分子状窒素(N2)を欠く人工気相下にNostocを置くと、アンモニアの代わりに、多量の水素(H2)が生成する。本研究は、窒素栄養とN2の制限下に置かれたNostocの代謝生理を明らかにし、長期にわたり水素生産を可能にするメカニズムを明らかにすることを目的とした。

自由記述の分野

植物生理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

化石燃料に代わるエネルギー資源として水素エネルギーが注目されているが、将来的に期待される水素製造法の一つに光合成微生物を利用した光生物学的水素生産がある。太陽から供給される光エネルギーによって光合成を駆動し、光合成産物から水素を生産する一連の流れは、低環境負荷・低炭素社会の実現に大きく貢献すると期待される。光合成微生物による光生物学的水素生産法は、既存の化石燃料を利用した水素生産法とは異なり、水素の生産時に二酸化炭素を放出しないカーボンニュートラルな生産法である。本研究は光合成微生物であるシアノバクテリアを利用した光生物学的な水素生産法の実現のための基礎研究である。