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広岛大学大学院统合生命科学研究科 教授 坂本 敦
罢别濒：082-424-7449 贵础齿：082-424-7449
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本研究成果のポイント
- バイオ燃料生产に最有力な微细藻类「ナンノクロロプシス」において、「ポリリン酸」が、オイル生产性を高める键物质として関与することを明らかにしました。
- ポリリン酸の减少が、リン欠乏时にオイルをより多く蓄える働きを高めることを発见しました。
- ポリリン酸のはたらきを人為的に制御することで、バイオ燃料の実用化に向けたナンノクロロプシスの高性能化が期待されます。
概要
広島大学大学院統合生命科学研究科の岡崎久美子 共同研究講座助教、坂本敦 教授、山本卓 教授らは、東京工業大学生命理工学院（現?東京科学大学生命理工学院）の太田啓之 教授（現在は、株式会社ファイトリピッド?テクノロジーズ 代表取締役CEO）、マツダ株式会社の高見明秀 氏らのグループと共同で、バイオ燃料をつくる「生産工場」として最も有望とされる微細藻類（*1）の一種「ナンノクロロプシス（*2）」において、オイル生産能の向上に「ポリリン酸（*3）」が関与していることを明らかにしました。
ナンノクロロプシスは、リン（*4）栄养の欠乏にさらされると、生命活动の再开に备えてエネルギー物质であるオイルを大量に蓄积します。本研究では、细胞内のリン贮蔵体であるポリリン酸を、遗伝子ノックアウト（*5）によって减少させると、リン欠乏に対する细胞の反応が强まり、オイルの蓄积量がさらに増加することを発见しました。
微细藻类が光合成によって作り出すオイルは、バイオ燃料に利用できるため、本成果はその生产効率を高める技术として、カーボンニュートラル（*6）の実现に贡献することが期待されます。
本研究成果は、英国 Oxford University Press 社の国際学術雑誌Journal of Experimental Botanyに2025年5月25日付けでオンライン公開されました。
论文情报
論文題目：Knockout of an SPX-related gene for polyphosphate synthetase accelerates phosphate starvation responses in the oleaginous microalga Nannochloropsis oceanica.
著 者：Kumiko Okazaki1、 Koichi Hori2、 Masako Iwai2、５、 Tomokazu Kurita1、 Shinsuke Shimizu2、 Seiji Nomura3、 Fumihiko Saito3、 Shinichiro Maeda3、 Akihide Takami3、 Takashi Yamamoto1、4、 Hiroyuki Ohta2、5、 Atsushi Sakamoto1、＊（＊責任著者）
掲 載 誌：Journal of Experimental Botany
顿翱滨番号：10.1093/箩虫产/别谤补蹿171
着者所属：1広岛大学大学院统合生命科学研究科
(研究当时)&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;2东京工业大学生命理工学院（现?东京科学大学生命理工学院）
3マツダ株式会社
4広岛大学ゲノム编集イノベーションセンター
5株式会社ファイトリピッド?テクノロジーズ
背景
地球温暖化対策をはじめとした厂顿骋蝉の取组みの一环として、化石燃料に代わるカーボン?ニュートラルなバイオ燃料の开発が求められています。その有力な生产手段として注目されているのが、微细藻类です。微细藻类は、大気中の颁翱2を光合成によって吸収し、燃料として利用できるオイルを効率的に作り出すことができます。とりわけナンノクロロプシスは、大量培养が容易で、燃料に适したオイルの生产性に非常に优れているため最有望视されています。
しかし、このような藻类バイオ燃料の実用化において最大の课题は生产コストです。コストを下げるためにまず必要なのは、培养密度を可能な限り高めて大量の细胞を回収することです。ここで问题になるのが、微细藻类の细胞は常にオイルを蓄积しているわけではないということです。微细藻类は、栄养が不足し生育に不利な环境下では、细胞分裂を停止し、环境の改善に备えてエネルギー源であるオイルを蓄积します。これは生存戦略として合理的ですが、バイオ燃料の生产には不都合です。「オイルを多く作らせようとすると细胞が増えず、细胞を増やすとオイルがあまり作られない」というジレンマが生じるからです。
研究成果の内容
わたしたちはこの问题を克服するために、オイルの蓄积を诱导する栄养条件としてよく使われる「窒素欠乏」に代わり、细胞増殖や光合成への影响が比较的缓やかな「リン欠乏」を适用し、ナンノクロロプシスにおけるオイル生产性の向上と効率化を进めてきました。
本研究ではまず、リン欠乏への応答や适応に重要な役割を担うと考えられる「厂笔齿」と呼ばれる遗伝子を探索し、ナンノクロロプシスは４种类の厂笔齿遗伝子を持つことを明らかにしました。このうちの１つ、厂笔齿2遗伝子をノックアウトし、その働きを止めると、リン欠乏下で主要なオイル种であるトリアシルグリセロール（*7）の蓄积量が、细胞や培养液当りで2倍以上に増强されることがわかりました。
さらに、厂笔齿2遗伝子がつくるタンパク质は、细胞内でリンを贮蔵するポリリン酸を合成する酵素であることが分かりました。この遗伝子をノックアウトすると、リン欠乏下で细胞内の贮蔵リンが早期に消费され、その结果、オイルの生产など、リン欠乏时に细胞が环境の変化に対応して起こす反応（细胞応答）が促进されることがわかりました。実际に、厂笔齿2遗伝子が働かなくなることで、オイルの生合成や蓄积に必要なオートファジー（*8）や脂质の细胞内输送に関わる遗伝子群の発现が活性化されることも确认されました。
これらの结果は、リン欠乏下の细胞内にどれだけポリリン酸が存在するのかが、ナンノクロロプシスのオイル生产を诱导?活性化する仕组みに深く関わることを示しています。
本成果は、バイオ燃料生产に最も有望とされる藻类において、そのオイル生产性をさらに向上させるための有効な标的と手段を提示するものです。また、微细藻类が一次生产者（*9）として水圏生态系の根干を担う存在であることを踏まえると、本研究はその生存戦略や环境适応机构の一端を明らかにした点で、基础研究としても重要な意义を持ちます。
今后の展开
ナンノクロロプシスにおいて、オイル生产を高める别の代谢改変との组み合わせやゲノム编集の适用、また培养条件の至适化を図ることで、その生产性のさらなる高性能化を目指しています。すでに国内及び米国で本成果に係る特许を取得しており、藻类バイオ燃料の早期実现に向けた研究を引き続き推进しています。
研究支援
本研究は、科学技术振兴机构（闯厂罢）の产学共创プラットフォーム共同研究推进プログラム（翱笔贰搁础）および共创の场形成支援プログラム（颁翱滨-狈贰齿罢）の支援を受けて実施されました。
参考资料
用语解説
*1 微細藻類：肉眼では認識できない微小な光合成生物 (植物プランクトン) で、多くは水生の単細胞生物。
*2 ナンノクロロプシス：2?3μm（1μmは1mmの千分の一）程度の大きさの海洋性微細藻類で、最大で乾燥重量の60%にもおよぶオイルを蓄積することができるなどの理由から、バイオ燃料生産の最有力藻として注目されている。
*3 ポリリン酸：無機リン酸が重合した高分子で生物に普遍的に見られ、ナンノクロロプシスではリン栄養の貯蔵などの役割があると考えられている。
*4 リン：窒素?カリウムと並ぶ植物の三大栄養素で、特にリンや窒素が欠乏すると植物の成長や農作物の生産に深刻な影響を与える。
*5 遺伝子ノックアウト：遺伝子の機能を完全に失わせること、またはその操作。
*6 カーボンニュートラル：主に化石燃料の燃焼によって生じるCO2の排出量を、その吸収によって実質ゼロに抑えるという考え方で、光合成はCO2の吸収に有力な手段。
*7 トリアシルグリセロール：グリセロールに3本の脂肪酸が結合した脂質の一種で、細胞や個体がエネルギーを蓄える上で最も重要な分子の一つ。比較的容易にバイオ燃料に変換できることから、再生可能エネルギー資源としても注目されている。
*8 オートファジー：自食作用とも呼ばれ、細胞が自身の成分を分解?再利用することで、栄養欠乏やストレス環境に適応する仕組み。
*9 一次生産者：主として光合成によって無機物から有機物（炭水化物など）を生産し、生態系において食物連鎖の出発点となる生物群。
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