円石藻の形質転換に成功、バイオ燃料生産に期待

JST(科学技術振興機構)戦略的創造研究推進事業において、JSTの遠藤博寿さきがけ研究者(兼東京大学大学院農学生命科学研究科・農学共同研究員)、東京大学大気海洋研究所の井上広滋教授、北海道大学の宇治利樹助教らの研究グループは、海洋性の単細胞藻類である円石藻の形質転換技術注(遺伝子導入技術の一つで、導入した遺伝子が次世代に受け継がれ、恒常的に発現する状態にする技術)の開発に、世界で初めて成功した。
 食料生産と競合しない微細藻類は、次世代のバイオ燃料の有力候補として期待されている。海洋性の微細藻類である円石藻には、脂質を著しく多く貯蔵する種や、原油の原料となる脂質を生産する種があり、海洋環境学だけでなくバイオエネルギー研究の観点からも注目されている。また、細胞表面に炭酸カルシウムからなるココリス (cocco=円、Lith=石)と呼ばれる微細構造を形成することで二酸化炭素を大量に固定し、ココリス形成と光合成を通じて海洋の炭素循環に寄与する重要な生物でもある。
 しかし、円石藻では、高度かつ先進的な研究を進める上で不可欠な遺伝子導入の技術が確立されておらず、長年その開発が望まれていた。
遺伝子導入の障害となっていたのは、円石藻の石灰化した強固な細胞壁。同研究グループは、細胞をほとんど傷つけず細胞壁だけを完全に除去する手法を確立、細胞の活発な分裂能を保ったまま増殖させることに成功。さらに、細胞壁を除去した細胞にポリエチレングリコール溶液を用いて外来遺伝子を導入し、その遺伝子が短時間でも細胞内で発現する手法を確立。これらの手法を用いて、外来遺伝子を次世代以降でも発現する状態の細胞を作製し、円石藻の形質転換技術の確立に成功した。
 同技術により、円石藻が本来持たない遺伝子を細胞内で発現させることが可能になり、バイオ燃料や有用物質としての利用に適した脂質の合成能力を強化するための研究が大きく前進することが期待される。現在、バイオ燃料生産の候補とされる微細藻類のほとんどが淡水性だが、円石藻は海洋性のため、培養に使う真水を作るエネルギーやコストが不要で、バイオ燃料や有用物質を効率よく生産できる可能性がある。また、ココリス形成時の強力な二酸化炭素固定メカニズムについても研究が進むことで、海洋の酸性化問題解決の一助となる知見が得られることが期待される。

画像:円石藻の形質転換実験(JST、東京大学大学院農学生命科学研究科、北海道大学 共同発表資料より


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THINK WASTE 編集部

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