植物培養細胞を用いた軽油の主成分C15アルカンを合成する遺伝子のスクリーニング

利用培养植物细胞筛选合成轻油主要成分C15烷烃的基因

• 批准号: 18H00322
• 负责人: 小島 久恵
• 金额: $ 0.34万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18H00322/
• 关键词: バイオ燃料; 培養細胞; アルカン

軽油の主成分は炭素鎖長C15前後のアルカンであり、多くの藻類はC16の脂肪酸を合成できる。したがって、この鎖長の脂肪酸をアルカンに変換できる酵素を遺伝子導入すれば、軽油を藻類に作らせることが可能になる。被子植物は二段階の反応で脂肪酸からアルカンを作る酵素CER1とCER3を持つ。しかし、多くの植物のCER1、CER3はC24以上の超長鎖脂肪酸に特異性があり、軽油の生産には使えない。そこで本研究では、C15アルカンを合成できる植物遺伝子をスクリーニングすることを目的とした。これまでの研究で、タバコ培養細胞BY-2を用いてスイレンのCER1、CER3遺伝子を発現させ、C17アルカンを合成することに成功している。しかし、形質転換細胞株を確立する方法は結果が出るまでに2ヶ月必要である。そこで、まず一過的発現系で短いアルカンの合成能を評価する方法を確立することを目指した。BY-2にアグロバクテリウムを感染させる共培養条件や、共培養終了後のサンプルからアルカンを抽出する時の条件を検討し、一過的発現系で解析する方法を確立することに成功した。このことにより、実験の大幅なスピードアップ(遺伝子クローニング後、約2週間で結果がわかる)が図れるようになった。C15アルカンを多く合成するアサガオとトキワマンサクの蕾からRNAを調製してRNAシーケンスを行い、CER1、CER3をクローニングした。また、スイレンと同様に基部被子植物に属するアムボレラからも、CER1、CER3をクローニングした。BY-2の一過性発現で活性を評価したところ、いずれもアルカンを合成したが、最も短いものでもC21であり、むしろ、スイレンのCER1、CER3の有用性を示す結果となった。

柴油油的主要成分是碳链长度约为C15的烷烃，许多藻类可以合成C16脂肪酸。因此，如果引入了能够将此链长的脂肪酸转化为烷烃的酶，则可能会导致藻类产生轻油。被子植物具有CER1和CER3酶，它们在两个反应阶段从脂肪酸中产生烷烃。但是，许多植物中的CER1和CER3特异于C24上方的超长链脂肪酸，不能用于生产轻油。因此，这项研究旨在筛选可以合成C15烷烃的植物基因。先前的研究已成功地使用烟草培养的细胞By-2成功地表达了水百合的CER1和CER3基因，以合成C17烷烃。但是，建立转化的细胞系的方法需要2个月才能获得结果。因此，我们首先旨在建立一种评估短烷烃使用瞬态表达系统合成较短烷烃的能力的方法。我们已经成功地建立了一种通过检查By-2对农杆菌的共培养条件以及在共培养完成后从样品中提取烷烃的条件来分析瞬态表达系统的方法。这允许实验的显着加速（在基因克隆后大约两周内可以看到结果）。 RNA是从晨荣耀和ROE属的芽中制备的，它们合成了大量的C15烷烃，并进行了RNA序列，并克隆了CER1和CER3。此外，从属于基础被子植物的Ambolera克隆了CER1和CER3，类似于水百合。当评估活性的By-2瞬时表达时，在两种情况下都合成了烷烃，但最短的是C21，实际上，这表明了CER1和CER3水百合体的有用性。

项目成果

植物培養細胞を用いた軽油の主成分C15アルカンを合成する遺伝子のスクリーニング

利用培养植物细胞筛选合成轻油主要成分C15烷烃的基因

• 发表时间: 2019
• 作者: 寺尾美里;長峯啓佑;菅野善明;新谷喜紀;阿部 紗織;小島久恵
• 通讯作者: 小島久恵