「水生・海洋藻類等による石油代替等のバイオエネルギー創成及びエネルギー生産効率向上のためのゲノム解析技術・機能改変技術等を用いた成長速度制御や代謝経路構築等の基盤技術の創出」

藻類・水圏微生物の機能解明と制御によるバイオエネルギー創成のための基盤技術の創出

松永　是（東京農工大学　学長）

　本研究領域は、藻類・水圏微生物を利用したバイオエネルギー生産のための基盤技術創出を目的とします。藻類・水圏微生物には、高い脂質・糖類蓄積能力や多様な炭化水素の産生能力、高い増殖能力を持つものがあることに着目し、これらのポテンシャルを活かした、バイオエネルギー創成のための革新的な基盤技術の創出を目指します。
　具体的には、近年急速に発展したゲノミクス・プロテオミクス・メタボロミクス・細胞解析技術等を含む先端科学も活用し、藻類・水圏微生物の持つバイオエネルギーの生産等に有効な生理機能や代謝機構の解明を進めるとともに、それらを制御することによりエネルギー生産効率を向上させるための研究を対象とします。さらに、バイオエネルギー生産に付随する有用物質生産や水質浄化等に資する多様な技術の創出に関する研究も含みます。
　将来のバイオエネルギー創成につながる革新的技術の実現に向けて、生物系、化学系、工学系などの幅広い分野から新たな発想で挑戦する研究を対象とします。

石倉　正治	（王子製紙株式会社研究開発本部開発研究所　上級研究員 ）
井上　勲	（筑波大学大学院生命環境科学研究科　教授）
大倉　一郎	（東京工業大学　名誉教授）
大竹　久夫	（大阪大学大学院工学研究科　教授）
大森　正之	（中央大学理工学部　教授）
嵯峨　直恆	（北海道大学大学院水産科学研究院　教授）
竹山　春子	（早稲田大学理工学術院　教授）
田畑　哲之	（（財）かずさDNA研究所　　副所長）
民谷　栄一	（大阪大学大学院工学研究科　教授）
横田　明穂	（奈良先端科学技術大学院大学バイオサイエンス研究科　教授）
横山　伸也	（鳥取環境大学環境学部　教授）

生物を用いて太陽光からエネルギーを生産することは、人類の長年の夢でした。すでにトウモロコシやサトウキビから酵母によって作られるエタノールがバイオ燃料として実用化していますが、食料との競合が問題とされています。そのため、作物の非可食部や廃材の利用の研究が広く行われてきましたが、近年、藻類・水圏微生物を利用したバイオ燃料の生産が注目されています。これらの生物はエタノールに変換可能であるばかりでなく、バイオディーゼルや炭化水素を生産することも可能です。生産の場についても、陸上に限らず、表面積の7割を占める海洋の利用は重要な選択肢です。　

本研究領域では、海産、淡水産の生物を用いてバイオエネルギー生産を行うための基盤技術の創出を目指します。バイオ燃料（例えばバイオディーゼル、軽油（アルカン、アルケン）、エタノール、メタン、水素等）の産生、もしくはこれらにつながる脂質、糖類等の産生に資する研究を対象とします。さらに、バイオ電池による電気エネルギーへの変換も含みます。また、バイオ燃料の副生成物として、シリカ、アルギン酸等の工業原料物質、アスタキサンチン、β-カロチン、DHA、EPA等の生理活性物質等が想定されます。　

藻類等によるバイオエネルギー創成の研究は、これまでも行われてきましたが、本研究領域では、近年急速に発展したオミクス分野の知見や技術を駆使して、藻類等の機能を解明し、その制御を通してポテンシャルを大幅に向上させることにより、革新的な技術の創出を目指します。研究内容としては、例えば、ゲノム情報に基づくプロテオームやメタボローム解析結果を基にしたメタボリックエンジニアリング、メタゲノム解析による未知有用遺伝子の探索、遺伝子組み換えによる機能改変などが挙げられます。また、これらの先端技術を組み入れた、バイオ燃料高生産株の探索・培養から燃料の分離・抽出方法の開発に至るまでの一連の研究も含まれます。なお、将来的な実用化を念頭において、コスト計算、CO２収支、LCAや海洋利用を見据えた藻類の生態学等を考慮することも重要です。　

藻類等によるバイオエネルギー創成のための研究には、マリンバイオテクノロジー、藻類学、微生物学、情報生物学、海洋生物学、生化学、遺伝子工学、植物生理学、化学、化学工学等、多岐にわたる分野の研究者による有機的協力が不可欠です。本研究領域の目的を達成するためには、上記諸分野の研究者の有機的な協働と共に、新進気鋭の研究者の独創的な発想を活かした挑戦的なテーマによる成果も期待されることから、実施体制としては、CRESTとさきがけの２つのタイプで行います。　

公募の最終年度となる平成２４年度は、CRESTにおいては、バイオエネルギー創成のための革新的な基盤技術の創出に資する分野、および、多様な要素のうち、藻類等の成長制御や代謝機構の特徴を活かした実用化を進める上で必要となる基盤技術や、生体残渣や副生成物などの効果的な活用のための基盤技術の構築に係る分野も必要であること、また、民間を含むなど今後の実証展開を念頭に置いたチーム構成などにも配慮し、各分野の研究手法に精通したグループの協働による、画期的な基盤技術を実現する提案を期待します。また、海外においても研究が進展しつつあることを十分に踏まえた上で、より優れた成果を挙げるための方策を明確にすることを求めます。　

さきがけにおいては、将来のバイオエネルギー創成につながる革新的技術の実現に向けて、生物学的、化学的、工学的アプローチによる、基礎的段階でのボトルネックの解決に資する提案や、今後この分野に大きな進展をもたらすことが期待される要素のうち、特に光の有効利用、バイオセンサー、リサイクルプロセスなど、革新的バイオリアクターやその確立に繋がる提案、また、バイオエネルギー生産の工学的プロセスにおける工程設計や処理技術など実用化に繋げるための提案、さらには、ブレークスルーが生まれれば藻類等にとどまらず、その他関連研究にも波及効果が期待できるような挑戦的な提案、また同時に本領域の主旨に賛同して新たにバイオエネルギー創成研究に参入を志す提案、これまでのバイオエネルギー創成研究に新しい視点を加えるような観点からの提案等について広く募集します。　

領域運営にあたっては、CRESTとさきがけの相乗効果を高めるために、両者を一体的、統合的に推進する体制で行います。研究の進捗に応じて、相互の研究成果の情報交換を密にし、CRESTとさきがけの異なる推進体制間におけるコラボレーション（研究協力）等も積極的に推進したいと考えています。

本研究領域の成果により、効率がよく、低コストのバイオ燃料生産系を構築するための基盤技術が開発されることが期待されます。この技術を活用することにより、原油等の化石燃料の使用が削減されることが期待されます。また、物質代謝系技術の確立は、プラスチック原料を含む化成品等の製造技術などへとつながることから、化学産業の石油依存度を変える可能性があります。さらに、このような研究を通じて、医薬品、機能性食材等の原料となり得る新規有用物質の創成が可能となります。これらの技術は、大規模実用化実験をへて、領域終了後5年から10年をめどに達成されることが期待されます。