用基因突變的藻類成功增產生物塑料原材料

以淀粉等天然物質為基礎在微生物作用下生成的生物塑料，具有可再生性，因此十分環保。明治大學2016年7月20日宣布，通過改變藍藻的氫合成酶，成功增產了生物塑料的原料——琥珀酸和乳酸。“由光合作用制造”的發展，有望為解決未來的環境、能源問題作出貢獻。

塑料是碳的高分子聚合物，以石油等化石燃料制成。不靠石油提供碳的一個方法是光合作用，研究的著眼點在藍藻能由光合作用直接吸收二氧化碳，并生成生物塑料的原料上。

在厭氧、黑暗條件下培養藍藻的一種——集胞藻(Synechocystis)，可利用集胞藻蓄積的“還原能力”，生產琥珀酸、乳酸等有機酸和氫。據稱有機酸和氫會為爭奪細胞內的還原能力而有“競爭關系”。

氫由氫化酶產生。氫化酶由5種蛋白質(HoxE、HoxF、HoxU、HoxY、HoxH)構成，其中已知HoxH是生產氫所必需的。制成HoxH基因——hoxH的轉錄產物減少了40%的hoxH突變株后，其產氫能力降低了近20%，而琥珀酸產量則增加到了5倍、乳酸產量增加到了13倍。

琥珀酸和乳酸的產量分別達到100mg/L、300mg/L，據稱是由藻類等“光合作用有機酸生產”的世界頂尖水平。但另一方面，目前工業生產的生物琥珀酸的產量為50g/L以上，所以今后在提高有機酸轉換效率的同時，還需要進行多元化的研發，如提高產物的純度、培養藍藻的效率、降低能耗、以及高效回收及提純產物的方法等。

這是明治大學與理化學研究所、神戶大學、葡萄牙波爾圖大學等的研究組開展的共同研究，是由日本科學技術振興機構(JST)戰略性創造研究推進的。研究成果預定近期在美國的科學雜志《Algal Research》上刊登。