報告書番号

V08025

タイトル（和文）

バイオ燃料用作物の育種・生産（１）－遺伝子工学的手法を適用した植物油脂増産に関する調査－

タイトル（英文）

Breeding and production of bio-energy crop(1) - current technologies and strategies for the improvement of plant oil production -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

低炭素社会の実現に向けたライフサイクルアセスメント（Life Cycle Assessment :LCA）的評価の高いエネルギー源として油糧作物由来のバイオ燃料の需要が急速に高まっている。しかしながらバイオ燃料の有効性は作物栽培過程で投じた化石エネルギー量に大きく依存し、「化石エネルギー消費（施肥など）の低減」と「生産性の飛躍的な向上」の両立が不可欠である。両立の為には遺伝子組換え技術の適用が期待されているが、LCA的評価を考慮した上で、油糧作物育種に必要とされる遺伝子工学技術の適用可能性や課題を適切に評価した情報は少ない。本調査報告ではプランテーションバイオマスに必要な遺伝子工学的手法の適用可能性ならびに育種目標・技術開発の方向性を示すことを目的とした。文献調査の結果を基に、油脂増産を目指した育種の方向性を加算戦略と減算戦略の2種類に大別した。加算戦略では光合成による炭素固定や脂肪酸合成を強化して油脂増産を目指す。一方で減算戦略では油脂以外の貯蔵物質の合成・蓄積を抑制することで、節約した炭素源、エネルギーおよび還元力を脂肪酸・油脂合成へ振り分けて油脂増産を目指す。加算戦略はこれまでも数多く採用されてきたが、施肥など化石由来の投入エネルギーの追加が必要となりLCA的評価を考慮すると解決すべき課題が多い。一方、減算戦略では低コスト・省エネ・高LCA的評価の油脂増産が期待され、バイオ燃料用作物の育種目標として有効であるにも関わらず、これまで油脂増産に適用した事例はない。以上から、今後のバイオ燃料用油糧作物の育種戦略として減算戦略の適用とその応用化に必要な基盤技術開発の推進を提案する。

概要 （英文）

Biofuels offer a very significant influence on carbon savings because the use of energy generated from energy crop is generally recognized as a carbon neutral process. However, the saving impact is highly dependent on how they are produced. To clarify the current status of oil crop breeding by metabolic engineering, we reviewed numerous references that report characterizations of genes involved in oil production and achievements of increase in oil production by gene technology. The main metabolic pathways necessary for oil production are well characterized. Many researchers succeeded in engineering oil content to some extent by enhancement of a few or whole metabolism on laboratory scale experiments. Nevertheless, it is challenging to adopt the add-on based strategy for the increase in oil on field experiments due to depletion of energy, reductive nature and nutrition for oil production without supplemental fertilizer made of, and by fossil fuel-consuming processes. As a breeding target of energy crops, improving nutrients-use efficiency is desired as is the case of agricultural crops. By using subtraction-based strategy that represses syntheses of the other storage compounds, we can make crop save the energy, reductive nature and nutrients and utilize them for oil production. Diverting both carbon source and flows of energy, reductive nature and nutrients into fatty acid synthesis will increase oil content without any carbon dioxide debt.

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