成果報告書詳細
管理番号20110000000904
タイトル平成21年度~平成22年度成果報告書 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) 乾燥ストレス耐性改良型ヤトロファの創出とその機能評価に関する研究開発
公開日2011/6/29
報告書年度2009 - 2010
委託先名国立大学法人大阪大学 住友電気工業株式会社
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約現在のバイオマスエネルギーは化石燃料に比べコスト競争力に乏しく、導入および普及のネックになっている。しかし、石油資源の供給限界および地球温暖化抑制の観点から、低炭素化社会の実現は喫緊の課題となっており、中長期的視野に立ったエネルギー転換効率の更なる向上を目指した技術開発および、各国・各地域の気候や生態系、経済環境に対応した採算性のあるバイオマスエネルギー資源の探索および研究開発が必要である。これらの状況に鑑みて、本研究開発事業は、2015~2030年頃の実用化を目指したバイオマスエネルギー利用技術に利用できる新規な生物資源を探索することとした。また、遺伝子解析技術および操作技術を適用し、バイオマスエネルギー資源の生産効率の向上および適用地域の拡大を図ると同時に、エネルギー転換技術の汎用化を目標としている。 本研究開発事業とは別に、かずさDNA研究所の協力を得て、独自にヤトロファのゲノム情報を世界に先駆けて解読し、2010年12月に公開しているが、本事業では、その成果も取り込んで研究を進めた。 上記の位置づけにより、ディーゼル油を生産する油糧植物ナンヨウアブラギリ(ヤトロファ)の乾燥ストレス耐性の向上に関する研究開発を、以下の3点を柱として進めた。第一に、従来、わが国が強みとする、遺伝子解析技術、遺伝子操作技術および育種技術を最大限に活用し、有用遺伝子の探索および、遺伝子操作による形質改良を進めた。第二に、住友電気工業が独自に開発してきた植物栽培システム(サンドポニックスシステム)をフィリピン国の熱帯環境下で活用し、乾燥ストレス耐性に関する試験を行なうための装置設置および試験を実施した。第三に、ヤトロファの生物資源を収集し、実用化を視野に入れ熱帯環境下での在来品種の選抜試験を行なった。これらを通して、本事業達成のために必要な、研究者および技術者からなる開発グループの組織化を進め、世界の各国および地域の経済状況および自然環境に応じた代替エネルギーの事業化をめざすこととした。 本研究開発事業においては具体的研究課題として以下の3点をあげた。まず、遺伝子改変技術を用いてヤトロファの光合成が可能な期間を延長し、栽培可能面積を拡大し、油分収量を増加させるため、(1)浸透圧調整能、(2)乾燥ストレス応答を制御する転写因子、(3)全般的な代謝活性、の3つの側面を改良する形質転換体の作出を同時並行で進めた(担当:大阪大学)。また、ストレス耐性の信頼できる評価方法として、サンドポニックスシステムによるヤトロファの栽培・検定法を確立した(担当:住友電工)。さらに、この方法を用いてフィリピン在来の系統の中で乾燥ストレスに対する耐性の高い株の選抜を行った(担当:大阪大学)。 以上の研究開発事業の結果、3種の遺伝子(グリシンベタイン生合成遺伝子、転写制御因子遺伝子、ホスホパンテティンアデニリル転移酵素遺伝子)をそれぞれ導入した形質転換ヤトロファ植物体を多数作製し、フィリピン国への持込に当たっての同国生物安全委員会の許可およびフィリピン大学ロスバニョス校の承認を得た。また、同校内の隔離温室に、サンドポニックスシステムを設置し、乾燥ストレス耐性試験方法を確立した。また、フィリピン在来の6系統、タイ・タンザニア産の各1系統の高油分生産ヤトロファから、乾燥ストレス耐性が非常に強い2系統を選抜した。これらについて、研究期間中に特許出願10件と4報の論文に発表した他、毎年、ヤトロファに関する国際環境生物学シンポジウムを主催し、国内外研究者との交流を行った。
英文要約Title : New Energy Technology Development Development of Technology for High-efficiency Conversion of Biomass and Other Energy Development of Preparatory Basic Bioenergy Technologies Research and Development for Creation and Evaluation of Drought Tolerant Jatropha (FY2009-FY2010) Final Report
The introduction and widespread utilization of biomass energy has not been realized, because biomass is less cost-competitive than fossil fuels. However, depletion of oil resources and global warming call for the immediate realization of low carbon society. Also, the survey and search for biomass energy resources corresponding to each local climate, ecosystem and economic condition should not be ignored. This situation made us to decide to develop novel biological resources usable for biomass energy utilization technology that will be realized in the years of 2015 to 2030. Making use of the gene analysis and manipulation technology, we tried to enhance the productive efficiency of Jatropha curcas as a biomass and expand its cultivation area. In parallel to this project, the whole genome sequence of J. curcas was reported for the first time by our group in collaboration with Dr. Satoshi Tabata of Kazusa DNA Research Institute in December 2010. The sequence information obtained is useful in designing the genome manipulation of J. curcas. This project focused on the enhancement of drought tolerance in the biofuel crop, J. curcas by implementing three major activities. First, utilizing Osaka University's methodology for genetic analysis, genetic engineering and breeding, we searched for useful genes, and introduced them into J. curcas to address the improvement of certain traits of the plant. Secondly, we developed the cultivation procedure for the evaluation of drought tolerance of J. curcas wild varieties under tropical climate, utilizing Sumitomo Electric's original "Sandponics" plant cultivation system installed in the Philippines. Lastly, the selection of elite J. curcas varieties, that can be used for future commercialization of biofuel, was conducted. In this project, we aimed to establish J. curcas transgenic lines with increased drought tolerance. Using Agrobacterium-mediated transformation, three kinds of genes were introduced into J. curcas that will: (1) increase its tolerance to high osmotic pressure (2) control the expression of genes that improves drought stress response, and (3) increase its over-all metabolic activity during drought stress response. Sumitomo Electric developed the cultivation test procedure for the reliable evaluation of J. curcas drought tolerance utilizing the "Sandponics" nutrient culture. According to the procedure, Osaka University conducted the research on the selection of elite varieties with excellent drought tolerance from Philippine J. curcas accessions. Our accomplishments are as follows. We successfully introduced three kinds of genes into J. curcas and developed numerous genetically modified J. curcas plantlets. We also obtained approval for bringing genetically modified Jatropha to the Philippines from the National Committee on Biosafety of the Philippines and The University of the Philippines Los Banos (UPLB). Also, we installed "Sandponics" cultivation system in the quarantine greenhouse of UPLB and established the evaluation procedure for drought tolerance. In addition, we evaluated wild Jatropha varieties (six from the Philippines, one from Thailand and Tanzania each) with high-oil yield, and selected two elite lines. We filed for ten patents and published four papers during the project period, and organized international environmental biological symposia every year and exchanged opinions with domestic and foreign researchers.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る