藻類の栄養欠乏応答性プロモーターによる脂質蓄積強化を実現

要点

• 背景：藻類は栄養欠乏条件下に細胞内に油脂を蓄積
• 新規性：緑藻の栄養欠乏応答性プロモーターを用い、油脂蓄積の強化を実現
• 今後の展望：油脂の脂肪酸を操作することが可能

概要

東京工業大学バイオ研究基盤支援総合センターの岩井雅子CREST研究員、太田啓之バイオ研究基盤支援総合センター/地球生命研究所教授らの研究グループは、藻類が栄養の足りない状況で脂質を蓄える機能の強化と光合成による細胞増殖を両立させることに成功した。藻類の細胞にリン欠乏応答性プロモーター（用語1）を導入する遺伝子操作による形質転換で実現した。藻類による工業レベルでのバイオエネルギー生産を大きく前進させる成果だ。

モデル藻類のクラミドモナス（用語2）を用い、これまで知られている窒素欠乏条件とは異なり、リン欠乏条件下では光合成の場であるチラコイド膜（用語3）をある程度維持したまま、TAG（用語4）を蓄積できることを見出した。リン欠乏条件下で発現上昇する遺伝子のプロモーターに着目し、リン欠乏条件下で油脂蓄積を強化する形質転換系を構築した。今後さらにこの系を用いて、油脂蓄積強化だけではなく油脂に含まれる脂肪酸の種類を操作することが期待される。

この研究は東工大バイオ研究基盤支援総合センターの下嶋美恵助教、同学技術部バイオ技術センターの池田桂子氏らと共同で行った。研究成果は英国科学雑誌「Plant Biotechnology Journal （プラント・バイオテクノロジー・ジャーナル）」July 2014, 12(6)に掲載される。同電子版は6月9日に公開された。

この研究は、太田教授が科学技術振興機構、戦略的創造研究推進事業(CREST) 「藻類・水圏微生物の機能解明と制御によるバイオエネルギー創成のための基盤技術の創出」の採択を受け、「植物栄養細胞をモデルとした藻類脂質生産系の戦略的構築」の一環として実施した。

発表雑誌

雑誌名:	Plant Biotechnology Journal
論文タイトル:	Enhancement of extraplastidic oil synthesis in Chlamydomonas reinhardtii using a type-2 diacylglycerol acyltransferase with a phosphorus starvation-inducible promoter
著者:	Masako Iwai, Keiko Ikeda, Mie Shimojima and Hiroyuki Ohta
DOI:	10.1111/pbi.12210

図1　(a＝上)培養8日目(b＝下)培養23日目。
緑色がTAGを蓄積した油滴、赤色がチラコイド膜を示している。どちらの欠乏条件でもTAG蓄積が確認できる。
リン欠乏条件下（右）では23日目でもチラコイド膜が確認できる。

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