広報活動

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2014年1月23日

理化学研究所

光合成によるバイオプラスチックの生産効率で世界最高レベル達成

-ラン藻によるバイオプラスチックの新たな合成経路を確立-

代謝経路図

今回開発したPHA生産の代謝経路

私たちの身の回りには、石油由来のプラスチック製品があふれています。これらのプラスチックは埋設処理しても地中に残留し、生態系への影響も懸念されています。これに対し、微生物が作り出すバイオプラスチックは、生分解性を備えるなど環境への負荷が少なく、CO2の削減も期待されています。すでに飲料容器や、自動車の内装、パソコンなど多様な用途に使われ始めています。微生物による分解性(生分解性)を備えた材料も開発され、石油由来のプラスチックにはない環境負荷低減効果が期待されています。

バイオプラスチックの1つで天然のポリエステルと呼ばれている「ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)」の生産には微生物が使われています。しかし、微生物の培養には大量の糖と、培養するための設備が必要とされ、コスト面で課題がありました。理研の研究者らの共同研究グループは、生産コストの低減と生産性向上を目的に、新たなPHA生産法の確立に取り組みました。

共同研究グループは、実験に使用する藻類として「自然界のバイオリアクター」とされ、繁殖力が非常に大きな「ラン藻」に着目しました。藻類はCO2を炭素源にした光合成によって、他の栄養源を必要とせずに生育できます。そこで、ラン藻にバイオプラスチック合成に関わる遺伝子を導入し、光合成によるバイオプラスチック合成を試みました。これが可能になれば、太陽光と、糖を含まない無機塩類の培養液さえあれば、大気中のCO2からプラスチチックの生産が可能になります。

実験では、ラン藻に3種類の別々の微生物由来の遺伝子を導入して光合成を行いました。その結果、ラン藻の乾燥重量の14%にあたるPHAを合成できました。この値は光合成だけのPHAの生産性で世界最高値になります。さらに、炭素源として酢酸の希釈液を加えたところ、世界トップレベルの同41%までPHAの生産性を高めることができました。

この成果を活用することによって、太陽光によるクリーンで安全、かつコスト競争力に優れたバイオプラスチックの生産プロセス構築が進むものと期待できます。

理化学研究所
環境資源科学研究センター バイオマス工学連携部門 合成ゲノミクス研究チーム
チームリーダー 松井 南 (まつい みなみ)