成果報告書詳細
管理番号20110000000905
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) 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2011/6/29
報告書年度2009 - 2010
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部
和文要約 微細藻類の単位時間・単位面積あたりのバイオマス生産性は高等植物のそれよりも優れていることから、微細藻類はバイオ燃料の有望な原料として注目されている。Pseudochoricystis ellipsoideaは、細胞内で直鎖状炭化水素及び中性脂質を蓄積する単細胞性緑藻である。この株の油分蓄積量は、増殖中では少なく、窒素飢餓状態では顕著に増大する。恐らく、窒素飢餓によって誘導される転写因子が存在し、この転写因子の高発現によってその支配下にある油脂生産遺伝子が誘導されるのであろう。そこで、この転写因子を特定し、それをP. ellipsoidea内で高発現させることにより、この株の、増殖中での油脂生産量を増加させることを試みた。先ず、この株の全ゲノム配列を決定した。次に、窒素飢餓によって誘導される遺伝子群を特定し、その中から、油脂生産遺伝子群を制御していると思われる転写因子遺伝子候補を4つに絞り込んだ。また、セルフクローニングのための遺伝子組換え系の構築を行った。スクリーニングのための抗生物質耐性解明、ゲノム情報からの高発現プロモータ配列取得、形質転換法の検討(ガラスビーズ、エレクトロポレーション、アグロバクテリウム、パーティクルガン)などを実施した。P. ellipsoideaは細胞壁が固く形質転換が難しかったが、最終的にパーティクルガン法により抗生物質G418耐性遺伝子neoを導入したところ耐性コロニーが得られ、さらにgenomic DNAのPCR及びRT-PCRでneoを確認した。種々の障害はあったものの形質転換法が確立されたので、今後は転換効率の改善と、候補となる4転写因子遺伝子を導入して生産性が向上した転換体の作成に務める。
英文要約New Energy Technology Development
Development of Technology for High-efficiency Conversion of Biomass and Other Energy
Improvement of Oil Productivity of a Unicellular Green Alga by Overexpressing Transcription Factors
 Summary
 Algal-based biofuel production is recently attracting public attention because microalgae have much higher primary productivity than land plants. A unicellular green alga, Pseudochoricystis ellipsoidea, accumulates both aliphatic hydrocarbons and neutral lipids (triglycerides) inside the cell. The oil content of the cell growing under nitrogen-sufficient conditions is low; however, rapid increase in the oil content occurs in the cell under nitrogen-deficient conditions. The molecular mechanisms underlying such nitrogen-starvation-induced oil synthesis are not known; however, based on general regulatory mechanisms in eukaryotes, the over-expression of oil-production-controlling transcription factors (TFs) under nitrogen starvation may be the first event in this phenomenon. By identifying these hypothetical TFs and the overproduction of the TFs would improve the oil productivity in P. ellipsoidea. In the first step to achieve this goal, the draft genome sequence of this alga was determined by next generation sequencers. A group of genes which were highly expressed under nitrogen starvation was identified by time-resolved transcriptome analysis, and then four candidates of oil-production-controlling TFs were selected. We also tried to establish the genetic transformation system of this alga. For this purpose, (i) antibiotic resistance markers appropriate to select transformants, (ii) promoters highly expressed in this organism, and (iii) methods for introducing foreign DNA in the genome of this organism were investigated. Although the genetic transformation of this alga was difficult due to its rigid cell wall, the introduction of the neo gene with a particle gun allowed to transform this organism into G418-resistant cells. Currently, the introduction of genes for oil-production-controlling TFs is being investigated to improve the oil-productivity of this organism.
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