シンジェンタ中国との共同研究による微細藻類バイオ刺激剤の研究
最近、PROTOGAとシンジェンタ中国作物栄養チームによる論文「従属栄養性Auxenochlorella protothecoidesの細胞外代謝物:高等植物のための新たなバイオ刺激剤源」が、学術誌「Marine Drugs」にオンラインで掲載されました。これは、微細藻類の応用が農業分野に拡大し、高等植物のためのバイオ刺激剤としての可能性が探求されていることを示しています。PROTOGAとシンジェンタ中国作物栄養チームの共同研究により、微細藻類の排水から得られる細胞外代謝物が新たなバイオ肥料として利用できる可能性が特定・検証され、工業的な微細藻類生産プロセス全体の経済的価値、環境への優しさ、持続可能性が向上しました。
▲図1. 図解要約
現代の農業生産は化学肥料に大きく依存しているが、化学肥料の過剰使用は土壌、水、大気、そして食品の安全性に環境汚染を引き起こしている。グリーン農業は、グリーン環境、グリーン技術、グリーン製品を含み、化学農業から、主に生物学的内部メカニズムに依存し、化学肥料や農薬の使用を削減する生態農業への転換を促進する。
微細藻類は、淡水系および海洋系に生息する微小な光合成生物であり、タンパク質、脂質、カロテノイド、ビタミン、多糖類など、さまざまな生理活性物質を生成する能力を持っています。クロレラ・ブルガリス、セネデスムス・クアドリカウダ、シアノバクテリア、クラミドモナス・ラインハルディなどの微細藻類は、ビート、トマト、アルファルファなどの農作物のバイオスティミュラントとして利用でき、種子の発芽促進、活性物質の蓄積、植物の成長促進に役立つことが報告されています。
排水の再利用と経済的価値の向上を目指し、PROTOGAはシンジェンタ中国作物栄養チームと協力し、Auxenochlorella protothecoidesの排水(EAp)が高等植物の成長に及ぼす影響を研究しました。その結果、EApは様々な高等植物の成長を著しく促進し、ストレス耐性を向上させることが明らかになりました。
▲図2. EApがモデル植物に及ぼす影響
我々はEAp中の細胞外代謝物を同定・分析し、50種類の有機酸、21種類のフェノール化合物、オリゴ糖、多糖類、その他の活性物質を含む84種類以上の化合物が存在することを発見した。
本研究では、その作用機序として以下の可能性を想定する。1) 有機酸の放出は土壌中の金属酸化物の溶解を促進し、鉄、亜鉛、銅などの微量元素の利用可能性を高める。2) フェノール化合物は抗菌作用または抗酸化作用を持ち、細胞壁を強化し、水分損失を防ぎ、シグナル伝達分子として機能し、細胞分裂、ホルモン調節、光合成活性、栄養素の無機化、生殖において重要な役割を果たす。3) 微細藻類多糖類はアスコルビン酸の含有量とNADPHシンターゼおよびアスコルビン酸ペルオキシダーゼの活性を高め、植物の光合成、細胞分裂、非生物的ストレス耐性に影響を与える。
参照:
1.Qu、Y。チェン、X。マ、B。朱、H。鄭、X。ユウ、J。ウー、Q。リー、R.ワン、Z。 Xiao, Y. 従属栄養性オーキセノクロレラ プロトセコイデスの細胞外代謝物: 高等植物のための生物刺激物質の新しい供給源。 Mar. Drugs 2022, 20, 569. https://doi.org/10.3390/md20090569
投稿日時:2022年12月2日