成果報告書詳細
管理番号20100000001694
タイトル*平成21年度中間年報 新エネルギー技術研究開発 バイオマスエネルギー等高効率転換技術開発(先導技術開発) 軽油生産能を有する単細胞緑藻の転写因子大量発現による生産性向上
公開日2010/9/30
報告書年度2009 - 2009
委託先名株式会社デンソー 学校法人中央大学
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー技術開発部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1. 研究開発の内容及び成果等
【背景】
単細胞緑藻であるPseudochoricystis ellipsoidea は、窒素欠乏条件下で、炭素鎖長20 を中心とした飽和および不飽和脂肪酸炭化水素(図1)を、藻体乾燥重量の10%の割合で蓄積する。我々は、P. ellipsoidea が持つ軽油生産能を最大限に生かし、藻類を用いた軽油生産を工業的に行うことを最終目的としている。本目的を達成させるためのキーポイントは、製造コストをいかに削減させるかであり、この点について最新の分子生物学的手法を用いて解決することを試みている。具体的には、軽油生産に関わる転写因子NSR-TF(Nitrogen Starvation Responsible Transcription Factor) を同定し、遺伝子工学的手法を用いて人為的に制御することにより、「細胞増殖」と「軽油蓄積」を同時進行させることを目指している。
【結果】
本年度は、NSR-TF を同定するため、以下3大項目の研究を実施した。
『1. P. ellipsoidea ゲノム配列の決定』
(1)ゲノムサイズの推定
ゲノム配列決定にあたっては、大まかなゲノムサイズの情報を予め知ることが重要である。そこで、パルスフィールド電気泳動法にて、P.ellipsoidea のゲノムを分離することを試みた。その結果、少なくとも2.4,3.0, 3.6 Mbp の大きさの染色体を持つ事が明らかとなった(図2)。パルスフィールド電気泳動法では、当該サイズの染色体はシャープなバンドとして分離出来ないため、ゲノムサイズの確定までには至らなかったが、バンド強度から、少なくとも二十数Mbp 以上のゲノムを持ことが推測された。
英文要約Title: Towards Hyperproduction of Hydrocarbons in an Aliphatic Hydrocarbon-Producing Green Alga by Overproduction of a Transcription Factor. (FY2009-2010) FY2009 Annual Report.
An unicellular green alga, Pseudochoricystis ellipsoidea, is peculiar as this strain is capable of producing aliphatic hydrocarbons. However, due to a low yield of the hydrocarbons and a high cost of the oil recovery, the production of the hydrocarbons by P. ellipsoidea is not commercially viable. We are interested in improving the hydrocarbon productivity of this alga by means of genetic recombinant techniques.
The synthesis of the hydrocarbons by P. ellipsoidea is induced when cells are starved for nitrogen nutrients. Then, the enzymes for the synthesis of the hydrocarbons seem to be induced by the nitrogen starvation. We hypothesized that the induction of the hydrocarbon-producing enzymes is mediated by a transcription factor that is induced under the nitrogen starvation. We call this hypothetical transcription factor the Nitrogen Starvation Responsible Transcription Factor (NSR-TF); and our strategy is to express the NSR-TF constitutively in P. ellipsoidea by introducing the gene for NSR-TF cloned under a strong constitutive promoter.
Thus, our first goal is to identify the NSR-TF gene. We carried out transcriptome analyses of P. ellipsoidea with or without nitrogen starvation. We found that many genes were induced in two hours after the start of the nitrogen starvation. We will carry out similar transcriptome analyses for cells starved for 8 hr or longer period, and putative genes for the NSR-TF will be sought among the genes induced by the nitrogen starvation.
In parallel, we are developing methods for the genetic transformation of P. ellipsoidea. The cell wall of P. ellipsoidea is thick and rigid preventing the penetration of DNA inside the cell. Thus, cells of P. ellipsoids were treated with Cellulase Onozuka R-10 and Macerozyme R-10. The enzyme treatment was effective in converting intact cells into spheroplasts. We found that the cells of P. ellipsoidea are sensitive to hygromycin. Then, the hygromycin-resistant gene was introduced into P. ellipsoidea spheroplasts, and transformants that acquired the hygromycin-resistant genes were obtained.
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