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2015 年度 実施状況報告書

高効率な有用物質生産能を複合的に有する海洋性珪藻細胞の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26870750
研究機関関西学院大学

研究代表者

中島 健介  関西学院大学, 理工学研究科, 博士研究員 (50709318)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード海洋性珪藻 / 無機炭素獲得 / リン酸獲得 / 有用物質生産
研究実績の概要

本研究課題は、モデル海洋性珪藻の無機炭素およびリン酸獲得・蓄積機構を明らかにすることにより、珪藻内に蓄積される有用物質である油脂およびポリリン酸の生産能を複合的に強化した新規珪藻細胞を作出するための技術基盤を確立することを最終目標としている。
平成27年度は、平成26年度に得られた研究成果と申請した研究計画に従い、以下に示す3つの実験を遂行し結果を得た。1.葉緑体包膜局在型無機炭素輸送体候補因子PtSLC4-7の機能解析を行った。細胞膜局在型重炭酸イオン輸送体PtSLC4-2とPtSLC4-7の共発現株の作出を行い、光合成パラメーターおよび無機炭素輸送活性をPtSLC4-2単独発現株と比較した。その結果、共発現株において、無機炭素に対する親和性の上昇および無機炭素輸送活性の上昇を確認した。このことから、PtSLC4-7は葉緑体包膜上で無機炭素輸送体として機能していることが強く示唆された。さらに、珪藻細胞において、異なる遺伝子を一度に複数発現させることにも成功した。この技術は、本研究課題の最終目標である有用物質生産を複合的に強化するための応用に重要な成果である。2.リン酸欠乏環境下で誘導されるリン酸輸送体候補因子の直下に緑色蛍光タンパク質あるいは短鎖ペプチドを付加させ、発現させた株を目的候補タンパク質の過剰発現体として、リン酸輸送活性測定に用いた。しかしながら、野生株と比較して顕著な輸送活性の上昇は確認できなかった。3. 1および2の研究成果を踏まえ、PtSLC4-7遺伝子およびリン酸輸送体候補遺伝子をターゲットとしたノックダウンおよびノックアウト株の作出を試みた。現在、複数のノックダウンおよびノックアウト候補株を取得し、ターゲット遺伝子のmRNAの蓄積量解析および生理学的解析を進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

葉緑体包膜局在型無機炭素輸送体候補因子については、機能解析が順調に進んでいる一方で、リン酸輸送体候補因子に関して、当初の研究計画通り、候補因子の過剰発現株を用いてリン酸輸送活性測定を行ったが、野生型と有意な差が認められず、機能解析が滞ったためである。これらの進捗状況を踏まえた結果、研究課題全体として、やや遅れていると判断した。

今後の研究の推進方策

葉緑体包膜局在型無機炭素輸送体候補因子については、当初の計画通り、詳細な機能解析を終了し、これまでの研究成果等を踏まえた上で、海洋性珪藻における無機炭素獲得機構のモデル化を目指す予定である。一方で、リン酸輸送体候補因子の機能解析に関しては、当該輸送体のノックダウンあるいはノックアウト株を作出し、これらの株における生理学的解析を早急に行っていく予定である。

次年度使用額が生じた理由

リン酸輸送体候補因子の機能解析の滞りと、予定していた国際および国内学会への参加を見送ったため余剰分が発生した。

次年度使用額の使用計画

リン酸輸送体候補遺伝子のノックダウンおよびノックアウト株におけるmRNAの蓄積量解析にリアルタイムPCRを用いることを計画しており、この実験に必要な試薬の購入等に物品費の余剰分を使用する予定である。また、夏に行われる国際学会への参加を予定しており、旅費の余剰分を使用する予定である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Light and CO2/cAMP signal cross talk on the promoter elements of chloroplastic beta-carbonic anhydrase genes in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum2016

    • 著者名/発表者名
      Tanaka A, Ohno N, Nakajima K, Matsuda Y
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 170 ページ: 1105-1116

    • DOI

      10.1104/pp.15.01738

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Phosphate transporter candidates in the marine diatoms2016

    • 著者名/発表者名
      Fukuchi Y, Sugiyama T, Kimura N, Nakajima K, Matsuda Y
    • 学会等名
      第57回日本植物生理学会
    • 発表場所
      岩手大学(岩手県、盛岡市)
    • 年月日
      2016-03-18 – 2016-03-20
  • [学会発表] Diversity of the response of photosynthetic electron transport to low-[CO2]: O2 uses and the use-nots2016

    • 著者名/発表者名
      Shimakawa G, Wada A, Shaku K, Akimoto S,Ueno Y, Matsuda Y, Nakajima K, Takahashi Y, Miyake C
    • 学会等名
      第57回日本植物生理学会
    • 発表場所
      岩手大学(同上)
    • 年月日
      2016-03-18 – 2016-03-20
  • [学会発表] 海洋性珪藻リン酸輸送体候補タンパク質2015

    • 著者名/発表者名
      福地庸平、杉山俊樹、木村奈々恵、中島健介、松田祐介
    • 学会等名
      第二回分子珪藻研究会
    • 発表場所
      関西学院大学(大阪府、大阪市)
    • 年月日
      2015-11-28 – 2015-11-29
  • [学会発表] 海洋性珪藻Phaeodactylum tricornutumにおけるPtSLC4-1の機能解析2015

    • 著者名/発表者名
      大橋弘章、中島健介、松田祐介
    • 学会等名
      第二回分子珪藻研究会
    • 発表場所
      関西学院大学(大阪府、大阪市)
    • 年月日
      2015-11-28 – 2015-11-29
  • [学会発表] 海洋性珪藻におけるAQPの探索および機能解析2015

    • 著者名/発表者名
      松井啓晃、中島健介、松田祐介
    • 学会等名
      第二回分子珪藻研究会
    • 発表場所
      関西学院大学(大阪府、大阪市)
    • 年月日
      2015-11-28 – 2015-11-29
  • [学会発表] 光合成電子伝達反応の低CO2応答の多様性:O2を使う者と使わざる者2015

    • 著者名/発表者名
      嶋川銀河、松田祐介、中島健介、三宅親弘
    • 学会等名
      第二回分子珪藻研究会
    • 発表場所
      関西学院大学(大阪府、大阪市)
    • 年月日
      2015-11-28 – 2015-11-29
  • [学会発表] 海洋性珪藻Phaeodactylum tricornutumにおけるPtSLC4-1の機能解析2015

    • 著者名/発表者名
      大橋弘章、中島健介、松田祐介
    • 学会等名
      第79回日本植物学会
    • 発表場所
      新潟コンベンションセンター(新潟県、新潟市)
    • 年月日
      2015-09-06 – 2015-09-08
  • [学会発表] 海洋性珪藻における二酸化炭素センサー候補因子2015

    • 著者名/発表者名
      斉藤健人、松田祐介、中島健介、遠藤慧、伊藤香奈里
    • 学会等名
      第79回日本植物学会
    • 発表場所
      新潟コンベンションセンター(同上)
    • 年月日
      2015-09-06 – 2015-09-08
  • [学会発表] Aquaporins in two marine diatoms, Phaeodactylum tricornutum and Thalassiosira pseudonana as a channel for CO2 and NH32015

    • 著者名/発表者名
      Matsui H, Nakajima K, Matsuda Y
    • 学会等名
      Molecular life of diatoms 2015
    • 発表場所
      Seattle(USA)
    • 年月日
      2015-07-07 – 2015-07-10
    • 国際学会
  • [学会発表] 海洋性珪藻Phaeodactylum tricornutumにおけるPtSLC4-1の機能解析2015

    • 著者名/発表者名
      大橋弘章、中島健介、松田祐介
    • 学会等名
      第6回日本光合成学会
    • 発表場所
      岡山国際交流センター(岡山県、岡山市)
    • 年月日
      2015-05-22 – 2015-05-23

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公開日: 2017-01-06  

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