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【特集】 植物による環境保全・浄化のポテンシャル
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特集にあたって―環境浄化装置としての植物―
Plants as the Environmental Purification Machinery
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池道彦(大阪大学 大学院工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 教授)
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鉛蓄積性植物の探索と評価―安全なバイオマス最終処分が可能なファイトレメディエーションへの期待―
Quest and Evaluation of Lead Accumulating Plant
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西岡洋(兵庫県立大学 大学院工学研究科 准教授)
村松康司(兵庫県立大学 大学院工学研究科 教授)
末広省吾((株)住化分析センター 大阪事業所 組成解析グループ)
寺田靖子((財)高輝度光科学研究センター 利用研究促進部門)
鉛のファイトレメディエーションに使用可能な新規植物を探索した結果,シダ植物のシシガシラに鉛集積性があることを認めた。SPring-8においてX線マイクロビームによるマッピングを行い,シシガシラの鉛蓄積部位を明らかにした。シシガシラはケイ酸植物であり,鉛蓄積部位とケイ酸蓄積部位が非常に近接している。したがって,適切な温度で熱処理を行えばケイ酸をガラス化し,これにより鉛の不溶化を図れるのではないかと考えた。シシガシラの探索から評価までの一部を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ファイトレメディエーションと超集積性植物
3. 鉛集積性植物の探索と評価
3.1 鉛を超集積するシダ植物の探索
3.2 鉛集積性植物シシガシラの評価
4. シシガシラ地上部の熱処理による鉛の不溶化
5. おわりに
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環境ホルモンを分解する植物―環境浄花―
Phytoremediation of Endocrine Disruptors
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平田收正(大阪大学 大学院薬学研究科 教授)
原田和生(大阪大学 大学院薬学研究科 助教)
奥畑博史(関西電力(株) 研究開発室 電力技術研究所 環境技術研究センター 研究員)
宮坂均(関西電力(株) 研究開発室 電力技術研究所 環境技術研究センター チーフリサーチャー)
重篤な健康被害が懸念される環境ホルモンの浄化方法のひとつとして,低コストで運用が可能なファイトレメディエーションが注目されている。その一例として,園芸植物ポーチュラカによるビスフェノールAの浄化について,筆者らが行った基礎研究の成果について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 高い環境ホルモン代謝能を有する植物のスクリーニング
3. ポーチュラカのビスフェノールA浄化能の評価
4. おわりに
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水生植物根圏に集積される有害化学物質分解微生物―植物-微生物共生系による根圏浄化法のコンセプト―
Enrichment of Toxic Chemical-degrading Bacteria in the Rhizosphere of Aquatic Plant:A Concept of Rhizoremediation by Plant-bacterial Associations
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遠山忠(室蘭工業大学 大学院工学研究科 応用理化学専攻 助教)
清和成(大阪大学 大学院工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 助教)
森一博(山梨大学 大学院医工学総合研究部 工学学域 社会システム工学系 准教授)
池道彦(大阪大学 大学院工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 教授)
植物と微生物の共生的な関係を理解し,これを活用すること(根圏浄化法)によって,これまでの植物利用浄化技術の性能を飛躍的に強化,拡張することが期待できる。本稿では,根圏浄化法のコンセプトとメカニズムを紹介する。植物機能と微生物機能のどちらかを重点的に発揮させることを狙うシステムデザインの構築が,より効率的な浄化を実現するポイントである。
【目次】
1. はじめに
2. 水生植物の根圏における有害化学物質の効率的な分解
3. 水生植物による根圏への酸素輸送
4. 水生植物の根分泌物と根圏に集積する微生物の特徴
5. 水生植物の根分泌物を利用した有害化学物質の共代謝分解
6. 植物酵素反応による有害化学物質の分解・無害化
7. 植物-微生物共生系の有害化学物質分解メカニズム
8. 未開発微生物資源としての根圏
9. おわりに
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有用植物を用いた生活排水等の高度処理―バイオジオフィルターの適用―
Advanced Treatment of Domestic Wastewater using Useful Plants:Application of Biogeofilter Ditches
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尾崎保夫(秋田県立大学 生物資源科学部 生物環境科学科 教授)
阿部薫((独)農業環境技術研究所 土壌環境研究領域 主任研究員)
有害物質が混入していない生活排水の合併処理浄化槽処理水は,養分バランスの良いすぐれた肥料液であり,バイオジオフィルター水路を用い野菜や資源植物の水耕培養液として利用することにより,資源循環と水質浄化が図れることを明らかにした。バイオジオフィルター水路では,植物の養分吸収機能と濾材の養分吸着機能の適正組み合わせにより,水質浄化機能を強化しているが,ゼオライトや鹿沼土など養分吸着能の高い濾材に養分吸収能の弱い植物を植栽すると,濾材に強く吸着された養分を植栽植物が吸収利用することができず,試験初期には植栽植物の生育が著しく悪くなることを実証した。これらの結果は,汚水の濃度や組成,浄化目標水質に合わせた有用植物と濾材の適正組み合わせモデルを作成することが必要なことを示唆している。
【目次】
1. はじめに
2. バイオジオフィルターの特徴
3. 合併処理浄化槽とBGF水路を用いた生活排水の高度処理
4. 濾材と植物の組み合わせがBGF水路流出水の水質に与える影響
5. BGF水路を用いた農業集落排水二次処理水の高度処理
6. ゼオライト濾材の長期使用と流出水の窒素濃度の関係
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ファイトレメディエーションの実用化動向
Phytoremediation for Oil Contaminated Soil
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浅田素之(清水建設(株) 技術戦略室 主査)
植物を用いたファイトレメディエーションは,低濃度汚染土壌に対し,経済性の高い浄化技術として期待されている。本稿では,実用化動向として,油汚染土壌の室内およびフィールドによる浄化試験結果を報告する。バイオレメディエーションより時間がかかるものの,油汚染土壌に適用可能であることが確認できた。
【目次】
1. はじめに
2. 油汚染土壌に対する植物浄化室内試験
3. 日本におけるフィールド試験
4. タイにおけるフィールド試験
5. おわりに
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BIO R&D
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組換え大腸菌による糖からの芳香族化合物前駆体(2-deoxy-scyllo-inosose=DOI)の高効率生産システム
Efficient Production of 2-deoxy-scyllo-inosose from D-glucose by Metabolically Engineering Recombinant Escherichia coli
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高久洋暁(新潟薬科大学 応用生命科学部 応用生命科学科 准教授)
脇坂直樹(新潟薬科大学 応用生命科学部 応用生命科学科 応用微生物遺伝子工学研究室 研究員)
髙木正道(新潟薬科大学 応用生命科学部 応用生命科学科 名誉教授)
2-deoxy-scyllo-inosose(DOI)は,炭素六員環構造を持つ芳香族化合物前駆体であり, 医薬・農薬,酸化抑制剤等の化学品の合成のために重要な中間原料である。本稿では,代謝工学的に改変した組換え微生物を利用し,従来石油資源から合成されていた化学工業原料をバイオマスからクリーンで全く新しい技術で合成する技術について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 大腸菌における安価なDOI合成酵素大量発現プロモーターの探索
3. 大腸菌におけるグルコース-6-リン酸代謝システムの改変
4. DOIの安定性とDOI発酵生産培養条件の最適化
5. 培養液からのDOIの精製システム
6. おわりに
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マイクロカプセルを利用した動物細胞球状組織体の作製
Multicellular Spheroids Production Using Novel Cell-enclosing Microcapsules
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境慎司(九州大学 大学院工学研究院 化学工学部門 助教)
川上幸衛(九州大学 大学院工学研究院 化学工学部門 教授)
サイズの均一性が高い動物細胞の球状組織体を大量に作製できる方法の確立は,ES細胞やiPS細胞を利用した再生医療の実現や,組織体の方が二次元的に培養された場合よりもより生体内に近い挙動を示すことから新規薬剤の効用試験などに大きく寄与できると考えられる。本稿では,動物細胞包括カプセルをそのための新たなツールとして提案し,独自の方法によって作製に成功した微小カプセルを利用した検討に関して,研究状況とその成果を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 動物細胞包括マイクロカプセル
3. 鋳型ゲルビーズ作製
4. カプセル皮膜作製
5. 中空化と球状組織体の形成
6. 大量生産性
7. おわりに
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膵β細胞に発現する甘味受容体の機能
Sweet Taste Receptor Expressed in Pancreatic βCells
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小島至(群馬大学 生体調節研究所 細胞調節分野 教授)
味蕾に発現する甘味受容体は,ショ糖,ブドウ糖などの糖や,様々な天然および人工の甘味料により活性化されるGタンパクカップル型受容体である。筆者らは,インスリンを分泌する膵β細胞にこの甘味受容体が発現することを見出した。人工甘味料を添加するとβ細胞内のカルシウム,cAMPが増加し,インスリン分泌が刺激される。
【目次】
1. はじめに
2. グルコレセプター説と代謝説
3. グルコレセプター説の復権
4. β細胞の甘味受容体
5. 今後の展望
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連載:バイオ産業と生物多様性条約解説シリーズ(7)
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日本の大学・公共機関の生物探索研究の生物多様性条約からの見方
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森岡一(CBD-ABS研究会)
【目次】
1. 学術研究における植物遺伝資源の入手と保存
2. 日本の大学の生物遺伝資源研究契約と特許出願
3. 生物遺伝資源保管管理としての九州大学有体物管理センターの取り組み
4. 農業生物資源研究所ジーンバンクの試験研究または教育用の生物遺伝資源の保存と配布
5. 考察
5.1 世界の博物学関係学術団体の生物遺伝資源取扱ガイドライン
5.2 米国国立衛生研究所の伝統的医薬に関する考え方
5.3 日本の大学の国際学術交流とCBD関連契約
5.4 学術研究における植物遺伝資源の収集管理と生物多様性条約の関係
5.5 大学発ベンチャーの存在と利益配分
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BIO BUSINESS
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酵母エキスの市場
Market of Yeast Extracts
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【目次】
1. 調味料の市場概況
2. 酵母エキスの市場
3. 酵母エキスメーカーと製品
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BIO PRODUCTS
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ルチン
Rutin
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【目次】
1. 概要
2. 毒性
3. 製法
4. 生産
5. 需要
6. 価格
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リパーゼ
Lipase
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【目次】
1. 概要
2. 市場動向
3. メーカー動向
4.価格
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特集にあたって―環境浄化装置としての植物―
Plants as the Environmental Purification Machinery
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池道彦(大阪大学 大学院工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 教授)
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鉛蓄積性植物の探索と評価―安全なバイオマス最終処分が可能なファイトレメディエーションへの期待―
Quest and Evaluation of Lead Accumulating Plant
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西岡洋(兵庫県立大学 大学院工学研究科 准教授)
村松康司(兵庫県立大学 大学院工学研究科 教授)
末広省吾((株)住化分析センター 大阪事業所 組成解析グループ)
寺田靖子((財)高輝度光科学研究センター 利用研究促進部門)
鉛のファイトレメディエーションに使用可能な新規植物を探索した結果,シダ植物のシシガシラに鉛集積性があることを認めた。SPring-8においてX線マイクロビームによるマッピングを行い,シシガシラの鉛蓄積部位を明らかにした。シシガシラはケイ酸植物であり,鉛蓄積部位とケイ酸蓄積部位が非常に近接している。したがって,適切な温度で熱処理を行えばケイ酸をガラス化し,これにより鉛の不溶化を図れるのではないかと考えた。シシガシラの探索から評価までの一部を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ファイトレメディエーションと超集積性植物
3. 鉛集積性植物の探索と評価
3.1 鉛を超集積するシダ植物の探索
3.2 鉛集積性植物シシガシラの評価
4. シシガシラ地上部の熱処理による鉛の不溶化
5. おわりに
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環境ホルモンを分解する植物―環境浄花―
Phytoremediation of Endocrine Disruptors
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平田收正(大阪大学 大学院薬学研究科 教授)
原田和生(大阪大学 大学院薬学研究科 助教)
奥畑博史(関西電力(株) 研究開発室 電力技術研究所 環境技術研究センター 研究員)
宮坂均(関西電力(株) 研究開発室 電力技術研究所 環境技術研究センター チーフリサーチャー)
重篤な健康被害が懸念される環境ホルモンの浄化方法のひとつとして,低コストで運用が可能なファイトレメディエーションが注目されている。その一例として,園芸植物ポーチュラカによるビスフェノールAの浄化について,筆者らが行った基礎研究の成果について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 高い環境ホルモン代謝能を有する植物のスクリーニング
3. ポーチュラカのビスフェノールA浄化能の評価
4. おわりに
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水生植物根圏に集積される有害化学物質分解微生物―植物-微生物共生系による根圏浄化法のコンセプト―
Enrichment of Toxic Chemical-degrading Bacteria in the Rhizosphere of Aquatic Plant:A Concept of Rhizoremediation by Plant-bacterial Associations
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遠山忠(室蘭工業大学 大学院工学研究科 応用理化学専攻 助教)
清和成(大阪大学 大学院工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 助教)
森一博(山梨大学 大学院医工学総合研究部 工学学域 社会システム工学系 准教授)
池道彦(大阪大学 大学院工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 教授)
植物と微生物の共生的な関係を理解し,これを活用すること(根圏浄化法)によって,これまでの植物利用浄化技術の性能を飛躍的に強化,拡張することが期待できる。本稿では,根圏浄化法のコンセプトとメカニズムを紹介する。植物機能と微生物機能のどちらかを重点的に発揮させることを狙うシステムデザインの構築が,より効率的な浄化を実現するポイントである。
【目次】
1. はじめに
2. 水生植物の根圏における有害化学物質の効率的な分解
3. 水生植物による根圏への酸素輸送
4. 水生植物の根分泌物と根圏に集積する微生物の特徴
5. 水生植物の根分泌物を利用した有害化学物質の共代謝分解
6. 植物酵素反応による有害化学物質の分解・無害化
7. 植物-微生物共生系の有害化学物質分解メカニズム
8. 未開発微生物資源としての根圏
9. おわりに
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有用植物を用いた生活排水等の高度処理―バイオジオフィルターの適用―
Advanced Treatment of Domestic Wastewater using Useful Plants:Application of Biogeofilter Ditches
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尾崎保夫(秋田県立大学 生物資源科学部 生物環境科学科 教授)
阿部薫((独)農業環境技術研究所 土壌環境研究領域 主任研究員)
有害物質が混入していない生活排水の合併処理浄化槽処理水は,養分バランスの良いすぐれた肥料液であり,バイオジオフィルター水路を用い野菜や資源植物の水耕培養液として利用することにより,資源循環と水質浄化が図れることを明らかにした。バイオジオフィルター水路では,植物の養分吸収機能と濾材の養分吸着機能の適正組み合わせにより,水質浄化機能を強化しているが,ゼオライトや鹿沼土など養分吸着能の高い濾材に養分吸収能の弱い植物を植栽すると,濾材に強く吸着された養分を植栽植物が吸収利用することができず,試験初期には植栽植物の生育が著しく悪くなることを実証した。これらの結果は,汚水の濃度や組成,浄化目標水質に合わせた有用植物と濾材の適正組み合わせモデルを作成することが必要なことを示唆している。
【目次】
1. はじめに
2. バイオジオフィルターの特徴
3. 合併処理浄化槽とBGF水路を用いた生活排水の高度処理
4. 濾材と植物の組み合わせがBGF水路流出水の水質に与える影響
5. BGF水路を用いた農業集落排水二次処理水の高度処理
6. ゼオライト濾材の長期使用と流出水の窒素濃度の関係
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ファイトレメディエーションの実用化動向
Phytoremediation for Oil Contaminated Soil
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浅田素之(清水建設(株) 技術戦略室 主査)
植物を用いたファイトレメディエーションは,低濃度汚染土壌に対し,経済性の高い浄化技術として期待されている。本稿では,実用化動向として,油汚染土壌の室内およびフィールドによる浄化試験結果を報告する。バイオレメディエーションより時間がかかるものの,油汚染土壌に適用可能であることが確認できた。
【目次】
1. はじめに
2. 油汚染土壌に対する植物浄化室内試験
3. 日本におけるフィールド試験
4. タイにおけるフィールド試験
5. おわりに
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BIO R&D
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組換え大腸菌による糖からの芳香族化合物前駆体(2-deoxy-scyllo-inosose=DOI)の高効率生産システム
Efficient Production of 2-deoxy-scyllo-inosose from D-glucose by Metabolically Engineering Recombinant Escherichia coli
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高久洋暁(新潟薬科大学 応用生命科学部 応用生命科学科 准教授)
脇坂直樹(新潟薬科大学 応用生命科学部 応用生命科学科 応用微生物遺伝子工学研究室 研究員)
髙木正道(新潟薬科大学 応用生命科学部 応用生命科学科 名誉教授)
2-deoxy-scyllo-inosose(DOI)は,炭素六員環構造を持つ芳香族化合物前駆体であり, 医薬・農薬,酸化抑制剤等の化学品の合成のために重要な中間原料である。本稿では,代謝工学的に改変した組換え微生物を利用し,従来石油資源から合成されていた化学工業原料をバイオマスからクリーンで全く新しい技術で合成する技術について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 大腸菌における安価なDOI合成酵素大量発現プロモーターの探索
3. 大腸菌におけるグルコース-6-リン酸代謝システムの改変
4. DOIの安定性とDOI発酵生産培養条件の最適化
5. 培養液からのDOIの精製システム
6. おわりに
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マイクロカプセルを利用した動物細胞球状組織体の作製
Multicellular Spheroids Production Using Novel Cell-enclosing Microcapsules
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境慎司(九州大学 大学院工学研究院 化学工学部門 助教)
川上幸衛(九州大学 大学院工学研究院 化学工学部門 教授)
サイズの均一性が高い動物細胞の球状組織体を大量に作製できる方法の確立は,ES細胞やiPS細胞を利用した再生医療の実現や,組織体の方が二次元的に培養された場合よりもより生体内に近い挙動を示すことから新規薬剤の効用試験などに大きく寄与できると考えられる。本稿では,動物細胞包括カプセルをそのための新たなツールとして提案し,独自の方法によって作製に成功した微小カプセルを利用した検討に関して,研究状況とその成果を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 動物細胞包括マイクロカプセル
3. 鋳型ゲルビーズ作製
4. カプセル皮膜作製
5. 中空化と球状組織体の形成
6. 大量生産性
7. おわりに
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膵β細胞に発現する甘味受容体の機能
Sweet Taste Receptor Expressed in Pancreatic βCells
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小島至(群馬大学 生体調節研究所 細胞調節分野 教授)
味蕾に発現する甘味受容体は,ショ糖,ブドウ糖などの糖や,様々な天然および人工の甘味料により活性化されるGタンパクカップル型受容体である。筆者らは,インスリンを分泌する膵β細胞にこの甘味受容体が発現することを見出した。人工甘味料を添加するとβ細胞内のカルシウム,cAMPが増加し,インスリン分泌が刺激される。
【目次】
1. はじめに
2. グルコレセプター説と代謝説
3. グルコレセプター説の復権
4. β細胞の甘味受容体
5. 今後の展望
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連載:バイオ産業と生物多様性条約解説シリーズ(7)
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日本の大学・公共機関の生物探索研究の生物多様性条約からの見方
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森岡一(CBD-ABS研究会)
【目次】
1. 学術研究における植物遺伝資源の入手と保存
2. 日本の大学の生物遺伝資源研究契約と特許出願
3. 生物遺伝資源保管管理としての九州大学有体物管理センターの取り組み
4. 農業生物資源研究所ジーンバンクの試験研究または教育用の生物遺伝資源の保存と配布
5. 考察
5.1 世界の博物学関係学術団体の生物遺伝資源取扱ガイドライン
5.2 米国国立衛生研究所の伝統的医薬に関する考え方
5.3 日本の大学の国際学術交流とCBD関連契約
5.4 学術研究における植物遺伝資源の収集管理と生物多様性条約の関係
5.5 大学発ベンチャーの存在と利益配分
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BIO BUSINESS
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酵母エキスの市場
Market of Yeast Extracts
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【目次】
1. 調味料の市場概況
2. 酵母エキスの市場
3. 酵母エキスメーカーと製品
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BIO PRODUCTS
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ルチン
Rutin
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【目次】
1. 概要
2. 毒性
3. 製法
4. 生産
5. 需要
6. 価格
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リパーゼ
Lipase
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【目次】
1. 概要
2. 市場動向
3. メーカー動向
4.価格
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