オイル高蓄積珪藻の全ゲノムを初解読

オイルを大量に蓄積する海洋珪藻Fistulifera solarisの全ゲノムを、東京農工大学大学院工学研究院の田中剛(たなか つよし)教授らが初めて解読し、オイル合成の代謝経路を突き止めた。微細藻類のオイル蓄積の仕組みを解明する突破口になり、バイオ燃料の生産性向上にも道を開くと期待される。フランスの高等教育機関エコール・ノルマル・シュペリウールと産業技術総合研究所、電源開発との共同研究で、1月29日付の米科学誌The Plant Cellオンライン版に発表した。

光合成する単細胞の微細藻類が生産するオイルはバイオ燃料として、二酸化炭素の排出削減が見込めるほか、食料との競合が起こらない利点もあり、世界中でオイル生産に適した微細藻類が探索されている。田中剛教授らの研究グループは、保有する海洋微細藻類のコレクションの中から最大のオイル蓄積性を示す珪藻Fistulifera solaris JPCC DA0580株を見いだした。微細藻類は普通、細胞増殖が終わった後にオイルを蓄積するが、この珪藻は増殖しながら、迅速に大量のオイルを蓄積でき、世界トップレベルのオイル生産性を示す。

研究グループはこの珪藻の全ゲノム解読に取り組んだ。異なる染色体対が細胞内に共生する異質倍数体ゲノムをもっているため、得られた遺伝子配列からゲノムの再構成が難しかったが、バイオインフォマティクスの手法を駆使して、約2500万塩基、42対の染色体、約2万個の遺伝子の存在を確かめた。オイル合成に関与する重要な遺伝子を多数特定し、それらが活性化するパターンを解析した。この珪藻はオイルを蓄積しながら、同時にその一部を分解し、細胞増殖のためのエネルギーを得ている可能性が大きいことを見つけた。このユニークな遺伝子発現が迅速に大量のオイルを蓄積する性質を実現していると考えられる。

田中剛教授は「珪藻は海洋の一次生産の約20～25%を担う重要な生物群で、有用物質の生産に適している。この珪藻に異質倍数体ゲノムが確かめたのも新発見で、環境の変化に強い可能性がある。今回のゲノム解読で絞り込まれたオイル蓄積に関する遺伝子を標的として、遺伝子組み換え珪藻を作りだし、効率的にバイオ燃料を生産できるようにしたい」と話している。