環境水浄化型のバイオマス生産藻類工場ユニットの開発～低炭素社会実現に向けて

开发净化环境水的生物质藻类工厂装置 - 迈向低碳社会

基本信息

批准号：
20K06326
负责人：
藤原祥子
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Tokyo University of Pharmacy and Life Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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微細藻類バイオマス生産ユニットを確立することを目的としている。３年度目である今年度は、固相上でも液体中と同様の活発な生育が見られることに着目し、その基盤となる遺伝子発現調節メカニズムを明らかにするために、液体培養から固相に移した後の細胞のトランスクリプトームの変化を調べた。固相に移す前の液体培養および固相に移動後12時間、24時間の細胞のRNA-seqを基にGO解析、KEGGパスウェイ解析を行ったところ、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HSP70Bなどのprotein foldingに関わるストレスレスポンスタンパク質が、移動後12時間で一過的にアップレギュレートされていることが示された。また、チラコイドでの光合成反応過程については、フェレドキシン、PGR5、ATP 合成酵素がアップレギュレーションされていたことから、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、A T P合成は高く保たれている可能性が示された。これまでに得られている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するがその後24時間以内に回復することと合わせて考えると、固相状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。

为了解决二氧化碳问题，利用光合作用固定二氧化碳正在引起人们的关注，特别是利用微藻生产生物质燃料，微藻生长迅速，不会与粮食生产竞争。本研究的目的是利用固相表面连续培养系统建立微藻生物质生产装置。今年，第三年，我们关注在固相和液体中都观察到活跃生长的事实，为了阐明潜在的基因表达调控机制，我们将从液体培养转向固相进行研究。转移后细胞转录组的变化。基于转固相前和转固相后12小时和24小时的液体培养细胞的RNA-seq进行GO分析和KEGG通路分析，确定从CO2同化到氨基酸合成的主要代谢途径。结果表明，参与翻译装置和蛋白质折叠的应激反应蛋白（例如 HSP70B）在迁移后 12 小时短暂上调。此外，关于类囊体的光合反应过程，铁氧还蛋白、PGR5和ATP合成酶上调，表明PSI循环电子转移减轻了光抑制并抑制了还原力的产生，这表明合成可能维持在高水平。考虑到叶绿素含量和 PSII 的有效量子产率暂时下降，但随后在 24 小时内恢复，我们的结果表明，细胞在转移后立即转移到固相，尽管受到胁迫，但仍具有高光合作用。通过光合装置和代谢流的适应，活性可以在 24 小时内恢复。

项目成果

期刊论文数量（19）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

固相表面上培養におけるトレボウクシア藻綱Parachlorella細胞の光合成特性および環境応答

固体表面培养的 Trebouxia 类副小球藻细胞的光合特性和环境响应

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
宮内啓喜;石川禎治;岡田克彦;藤原祥子;都筑幹夫
通讯作者：
都筑幹夫

トレボウクシア藻綱Parachlorellaの固相表面上での光合成特性および環境応答

固体表面上Trebouxiaceae ParaChlorella 的光合特性和环境响应

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
宮内啓喜，石川禎治;須藤歩,岡田克彦，藤原祥子;都筑幹夫
通讯作者：
都筑幹夫

担持体に付着させたParachlorella細胞の環境応答

附着在支撑物上的副小球藻细胞的环境响应

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nhung Ngoc Hoang;Yoshiaki Kitaya;Toshio Shibuya;Ryosuke Endo;石川禎治，平川悠太郎，宮内啓喜，岡田克彦，佐藤典裕，藤原祥子
通讯作者：
石川禎治，平川悠太郎，宮内啓喜，岡田克彦，佐藤典裕，藤原祥子

Characterization of CO2 fixation on algal biofilms with an infrared gas analyzer and importance of a space-rich structure on the surface