細胞壁リグニンの構造変える手法を開発

木材などから紙や繊維を作る際、細胞壁に多いリグニンの分解、除去に大量のエネルギーや化学物質が使われている。この難問を解決する一歩になる成果が出た。細菌の遺伝子をモデル植物のシロイヌナズナに導入し、分解されやすいようにリグニンの分子構造を変えることに、東京農工大学の梶田真也(かじた しんや)准教授らが成功した。長岡技術科学大学、森林総合研究所、理化学研究所など国内外の複数の研究機関との共同研究で、1月9日に英科学誌Plant Biotechnology Journalオンライン版に発表した。

リグニンは、植物特有の細胞壁に含まれる芳香族ポリマーで、植物体を堅く支えるのに欠かせないが、植物からパルプや化成品原料になるセルロースなどを取り出す際には邪魔になる。高温高圧条件下でアルカリや酸を使う現在のリグニン処理方法では、膨大なエネルギーを消費する。遺伝子組み換えでリグニンを除去しやすくする研究がなされてきたが、リグニンが変化した植物は正常に育たなかった。このため、生育に影響を及ぼさないリグニン改変技術が待望されている。

長岡技術科学大学の政井英司(まさい えいじ)教授らは、リグニンを分解する細菌のスフィンゴビウムのSYK-6株を単離し、分解反応に関わる遺伝子を網羅的に解析した。このうち、研究グループはリグニンの分解過程の1段階を触媒する酵素のLigD遺伝子に着目した。この遺伝子をシロイヌナズナに導入した。生育に影響を及ぼすことなく、リグニン分子の分子構造が特異的に変わることを確かめた。遺伝子組み換えで形成されたこのリグニンは分解されやすいと期待されている。

梶田真也准教授は「この研究は、正常に生育する植物で、細菌の遺伝子を使って、細胞壁に含まれるリグニンの構造を変えた点に意義がある。導入した遺伝子の発現効率を上げたりして、分解性の高いリグニンを植物に蓄積させて、実用的な方法にぜひ改良したい。リグニンの分解性の向上は、植物バイオマスの有効活用だけでなく、省エネや温室効果ガスの削減にも役立つ。その可能性の突破口を開いた」と研究の意義を語っている。