【特集】デザインドバイオマス創生

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特集にあたって
Introduction

福田裕穂(東京大学)

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デザインドバイオマス技術創生に向けたアプローチと展望
Approaches to Development of Designed Biomass Technology

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福田裕穂(東京大学)

　21 世紀に入り様々な地球環境に起因する問題が深刻化する中で,循環型社会の基盤と
して,CO2 をバイオマスへと変換できる植物の有効利用が,私たちに強く求められてい
る。こうした情勢の中で注目を集め始めているのが,産業化に資する植物のデザイン化で
ある。本稿では,産業化を目指した植物バイオマスのデザイン化技術およびデザイン化し
た植物をデザインドバイオマスと呼び,その研究の現状と今後の展望について述べる。

【目次】
1.はじめに―植物を育種する
2.デザイン化を可能にしたブレークスルー
2.1　ゲノム解読
2.2　シロイヌナズナ2010 プロジェクト
2.3　オミックスの発展
3.デザインドバイオマスの新展開―NCCARPプロジェクト
3.1　植物を用いたCO2 資源化に向けた植物研究拠点ネットワーク NC-CARP
(Network of Centers of Carbon Dioxide ResourceStudies in Plants)プロジェクト
3.2　評価法の開発
4.デザインドバイオマスの創生
4.1　バイオマス生産の向上
4.1.1　光合成能増大
4.1.2　シンク能の増大
4.2　栽培環境に最適化したバイオマス植物の育成
4.2.1　不良環境土壌での植物育成
4.2.2　貧栄養環境下での植物育成
4.2.3　 フィールドオミックス・フィールドフェノーム
4.3　植物体内での糖蓄積の向上
4.3.1　シンク器官の改変
4.3.2　高糖性遺伝子の探索と導入
4.4　高機能素材開発に向けたデザイン化
4.4.1　前処理,糖化プロセスの容易化
4.4.2　機能素材開発に向けた植物の改変
4.5　新機能植物の開発
5.デザインドバイオマスの今後

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植物育種技術の進展―組換え技術およびゲノム育種技術
Advancement of Plant Breeding Techniques-Genetic Transformation and Genome
Breeding Techniques

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江面　浩(筑波大学)
大澤　良(筑波大学)

　植物由来バイオマスをエネルギーや化成品の代替原料として利用する開発が進んでい
る。その中で,バイオマス植物の利用が検討されているが,農作物に比べて育種改良が進
んでいない。そのため育種により,性能を改良する余地があり,新しい組換え技術,
NBT,ゲノム育種が注目されており,本稿ではそれらの概要を紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.組換え技術
2.1　組換え技術の効率化
3.新しい育種技術
4.ゲノム育種技術
4.1　 分子マーカー支援選抜育種( Marker assisted selection:MAS)
4.2　 ゲノミックセレクション(Genomic selection:GS)
5.おわりに

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シンク・ソース強化によるスーパー植物の開発
Development of Super-plants through Fortifying Sink/Source Performance

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横田明穂(奈良先端科学技術大学院大学)
重岡　成(近畿大学)

　遺伝子組換え作物の市井への提供が1995 年に始まり,20 年が経とうとしている。当
初は組換え作物の前途は有望視されたが,その後は産業界からの新規事業展開はほとんど
なく,また学界からの実装は皆無である。これまでの20 年以上にわたる筆者らの植物バ
イオテクノロジー研究を紹介する中で,そこでの成果の社会実装を目指す試みを紹介しつ
つ,その難しさを議論する。

【目次】
1.はじめに
2.植物の生産力強化の方策について
3.植物種の選定
4.植物機能強化の分子基盤
4.1　炭酸ガス固定
4.2　RuBisCO の活性化促進によるソース機能強化
4.3　シンク機能を向上させた植物
5.おわりに

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微細緑藻の高密度化へ向けた光合成能力増強技術
Improving Photosynthetic Performance Toward High-density Culturing of Microalgae

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皆川　純(自然科学研究機構)
太郎田博之(DIC (株))

　微細藻類によるバイオ燃料生産が各地で試みられている。そもそも石油がそうであった
ように,生物の力を使って太陽エネルギーを燃料に封じ込められるとしたらそれは夢の技
術に違いない。日本人は歴史的に微生物の力をうまく利用してきたため微細藻類の扱いに
も長けているが,光合成生物の大量培養には独特の問題点がある。本稿では,微細藻類の
商業利用を概観した上で,微細緑藻の光合成のしくみ,問題点,改善策について紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.微細藻類によるバイオ燃料生産の技術的問題点
3.微細緑藻の光合成
4.光合成の制限要因
4.1　光律速―深奥部の細胞
4.2　CO2 律速―表層の細胞
5. 緑藻の高密度化へ向けた「集光アンテナ縮小」の試み
5.1　Tla1
5.2　NAB1
5.3　RNAi による全LHC タンパク質の発現抑制
5.4　色素欠損
5.5　栄養欠乏
6. おわりに―緑藻の光合成能力増進の可能性

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高バイオマス性と高糖性を併せ持つバイオリファイナリー用ソルガムの育種開発
A Challenge of Genomics Assisted Breeding of Sorghum with High-biomass and
High-sugar Content for Biorefinery

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佐塚隆志(名古屋大学)

　ソルガムはアフリカ北東部が原産の大型イネ科C4 作物である。ソルガムのさまざまな
品種の中で,高糖性ソルガムの糖(バイオリファイナリーの主な原料)と,高バイオマス
ソルガムのバイオマス(イネの10 倍以上)に注目した。現在のところ,この2 つは別々
の品種であることから,この2 つの形質を併せ持つ新品種の育成を目指している。

【目次】
1.はじめに
2.一代交配種の育種基盤となる重要遺伝子
3.一代交配種に使われた矮性遺伝子および登熟性遺伝子
4.高糖性のQTL 解析
5.QTL ピラミディング育種

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木質バイオマス生合成改変による新規木質バイオマス製造技術の開発
Genetic Engineering for Woody Biomass Utilization

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遠藤　暁詩(東京大学)
大谷美沙都((独)理化学研究所)

　近年,化石燃料に代わる新しい産業資源として,天然高分子ポリマーの集合体である木
質バイオマスに注目が集まっているが,その難分解性が次世代型高度利用の大きな課題と
なっている。本稿では,「デザインド木質バイオマス」に向けた取り組みを紹介し,持続
可能社会構築の一助としての木質バイオマス活用を考察したい。

【目次】
1.はじめに
2.木質バイオマス高度利用に向けた技術開発の現状
2.1　木質バイオマス前処理技術の開発
2.2　木質バイオマスポリマーの新規利用法の開発
3.遺伝子資源を利用した新たな木質バイオマス生合成改変ツールの開発
3.1　遺伝子組換えによる木質バイオマス改変のこれまでの試み
3.1.1　セルロース/ヘミセルロース生合成効率改変の試み
3.1.2　リグニン低減バイオマスからデザインドリグニンへ
3.2　デザインド木質バイオマスに向けた大規模遺伝子探索と
　　 木質バイオマス評価プラットホーム
3.2.1　NC-CARP での取り組み
3.2.2　理研BMEP での取り組み
3.3　遺伝子組換え樹木の野外評価と従来法育種への展開
4.おわりに

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植物工場に適した植物の開発技術
Development of Plant Suitable for Cultivating in Plant Factory

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池田　美穂((独)産業技術総合研究所)
永利友佳理((独)産業技術総合研究所)
光田　展隆((独)産業技術総合研究所)
高　木　優((独)産業技術総合研究所)

　植物転写因子遺伝子を利用して植物の形質を劇的に改変する技術,キメラリプレッサー
ジーンサイレンシング法(CRES-T 法)によって,植物工場での栽培に適した矮化タバ
コ植物を開発した。この植物におけるタンパク質生産性を評価したところ,コントロール
と比べて単位体積あたりで約4 倍にも達した。

【目次】
1.はじめに
2.転写因子を用いた植物の形質改善技術〜CRES-T 法〜
3.CRES-T 法による植物の形質改変例
4.C RES-T形質改変タバコ( HR0444)におけるタンパク質生産性の検証
5.おわりに〜今後の展開〜

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植物の機能解明と新たな機能材料創出の可能性
Application of Biomass to Bio-refinery and Bio-delivered Materials

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寺村　浩(神戸大学)
延田紘治(神戸大学)
川口秀夫(神戸大学)
荻野千秋(神戸大学)
西野　孝(神戸大学)
近藤昭彦(神戸大学)

　化石資源に依存しない循環型社会の構築が強く望まれている。解決する1 つの手法と
して,植物バイオマスの有効利用が考えられている。本稿では,植物バイオマスを有効利
用するための評価指標の確立,バイオマスを有効活用した微生物変換技術,さらには植物
バイオマスそのものを利用した機能性材料の開発に関して紹介したい。

【目次】
1.はじめに
2.バイオリファイナリーに適したバイオマス評価法および微生物による発酵変換
2.1　微生物の糖源として非可食バイオマスを用いるには
2.2　バイオマス特性評価法とバイオマスデザインへのフィードバック
2.3　セルロース系バイオマスからの芳香族モノマー生産
3.バイオマスの新しい機能創出(セルロースナノファイバー)
3.1　セルロースナノファイバーの作製
3.2　セルロースナノファイバーの力学物性
4.おわりに

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BIO R&D

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細胞免疫療法を応用した新しい免疫強化技術〜産業動物のための疾病の予防〜
The New Immunopotentiation Technology by Allogeneic or Autologous Activated-T
Lymphocyte Infusion〜The Disease Prevention for Large Animals〜

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大塚浩通(北里大学)
山口智宏((株)ケーナインラボ)

　子牛の出生直後から哺乳期にかけての下痢症や肺炎の発症の予防など抗病対策は,安定
した生産を達成するために重要な課題である。我々は,母牛末梢血由来活性化リンパ球を
出生直後の子牛に投与することで免疫機能を強化し,重篤な疾病を予防する技術を開発し
た。本技術は,高い安全性と確実な免疫機能強化による子牛の疾病予防が可能であり,ひ
いては食肉の安全性に貢献する。

【目次】
1.背景
2.活性化リンパ球療法とは
3.活性化リンパ球の誘導方法
4.活性化リンパ球療法の違い
4.1　「他家(母牛)」由来活性化リンパ球投与による免疫強化技術
4.2　「自己」由来活性化リンパ球投与による免疫強化技術
5. 新生子牛への他家(母牛)由来活性化リンパ球投与による免疫機能増強効果
5.1　試験プロトコール
5.2　試験結果と考察
5.2.1　T リンパ球
5.2.2　B リンパ球
5.2.3　NK 細胞
5.2.4　副作用
6.期待される効果
6.1　 母牛(他家)由来活性化リンパ球を用いた技術
6.2　自己由来活性化リンパ球を用いた技術
6.2.1　雌牛
6.2.2　種雄牛
7.将来の事業化に向けて
8.おわりに

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〈TOPICS〉
ケミカルセンサ国際会議のトピックスと研究開発動向
Topics and Trends in Chemical Sensors on International Conferences

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田原祐助(九州大学)

　研究者にとって,国際会議での研究発表や他の研究者との交流は必要不可欠である。本
稿では,筆者の研究分野であるケミカルセンサ,バイオセンサの近年の国際会議について,
いくつかの世界規模の国際学会を紹介すると共に,2013 年11 月に参加したACCS2013
(タイ)の学会紀行について述べる。

【目次】
1.はじめに
2.代表的なケミカル/バイオセンサの国際会議
2.1　IEEE Sensors
2.2　IMCS
2.3　Biosensors
3.第10 回アジア化学センサ会議(Asian Conference on Chemical Sensors)に参加して
3.1　学会の概要
3.2　学会旅行記
4.味覚嗅覚センサ研究開発センター
5.おわりに

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