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Bioprospecting for antioxidant producing indigenous tropical microalgae : characterization and optimization of production

ノラジラ, ビンティ アブド ラフマン 東京大学 DOI:10.15083/0002006885

2023.03.24

概要



















名 ノラジラ ビンティ アブド ラフマン

活性酸素種(ROS)などの反応性の高いフリーラジカルは、人間や動物の正
常な細胞代謝の一部として生成され、ストレス条件下では、ラジカル生成速度
と抗酸化防御の不均衡が酸化ストレスを誘発し、タンパク質、脂質、DNA の酸
化、そして最終的には細胞死を引き起こす可能性がある。生物は、カロテノイ
ドやポリフェノールなどの抗酸化化合物を含むさまざまなメカニズムによって
この状況に対抗する。このため様々な産業分野において、より安全で持続利用
可能な天然抗酸化物質に対する需要が高まっている。これは水産養殖分野でも
例外ではなく、種苗および餌料生物の生残や増殖率を高める上で天然抗酸化物
質が有効であることが報告されているが、主にコスト面の問題により広く普及
しておらず、安価で大量に供給できる天然抗酸化物質供給源の探索が求められ
ている。微細藻類は、成長速度が速く、さまざまな抗酸化化合物の生産性が高
いため、抗酸化物質源として大きな可能性を秘めている。抗酸化能を示す化合
物の多くは様々な環境ストレスに対する応答として生産されるため、その生息
地がほぼ一年中高温、光、および紫外線放射に晒される熱帯海域には高い抗酸
化能をもつ微細藻類株が未だ発見されないまま存在している可能性がある。こ
のような背景から、本研究は、(1)高い抗酸化物質産生を伴う新しい固有の熱
帯微細藻類のスクリーニングと、分類群および成長期に特異的な抗酸化物質産
生株の確立、(2)選択された高抗酸化物質産生微細藻類株が、水産養殖で飼料
生物として使用されるいくつかの浮遊性無脊椎動物のストレス耐性増強と生産
性向上に与える効果の検証、および(3)さまざまな環境ストレス要因の操作に
よって選択された微細藻類株の抗酸化物質産生を最大化するための最適条件の
決定を目的としている。
第 1 章にあたる緒言では、活性酸素種が生体に与える影響と、抗酸化物質の
効果、機能、種類について既往知見を整理し、微細藻類の有望性と現状の利用
状況を概観した上で、大量培養に際する問題点をまとめ本研究の目的を論じて
いる。続く第 2 章ではマレーシア水域から単離された 31 の熱帯域固有の海洋微
細藻類の抗酸化物質の生成について調べた。単離されたこれら微細藻類の抗酸

化能は、分類群によって大きく異なった。それらの中から、とくに高い総抗酸
化能を示した 11 株をさらなる分析の潜在的な候補として選択した。これらの潜
在的な候補微細藻類株には、緑藻類 5 株、珪藻類 5 株、ハプト藻類1株が含ま
れた。また選定された株の抗酸化能および抗酸化物質は分類群および増殖段階
によって異なり、珪藻およびハプト藻では、対数期にフェノール、定常期では
カロテノイドのフコキサンチンおよび β-カロテン含有量と正相関を示した。一
方、緑藻の抗酸化能は、対数でルテイン、β-カロテン、ゼアキサンチン、定常期
では、ビオラキサンチン、ネオキサンチン、およびルテインと正の相関を示し
た。ここで単離された微細藻類株は、これまで熱帯域から単離された既存の微
細藻類と比べて同等かそれよりも高い抗酸化能を示したことから、熱帯水域の
微細藻類が天然抗酸化物質生産源として高い有望性を持つことが示された。
第 3 章では、前章で単離された高抗酸化能をもつ微細藻類株を用いて、その
餌料としての有効性をカイアシ類 Acartia erythraea およびワムシ類 Brachionus
plicatilis を用いて検証した。飼育実験の結果、A. erythraea では、Thalassiosira
weissflogii TRG10-P105(以下 P105)を餌料とした場合、高密度(〜1000 inds / L)
ストレス条件下において、通常用いられる餌料区と比べて高い生残、卵生産、
卵孵化成功率を示し、4 日間の飼育期間における再生産効率は、通常餌料区の約
3 倍高いことが示された。また、B. plicatilis では、Tetraselmis suecica(以下 Tetra)
を餌料とした場合、通常用いられる餌料や本研究で単離された他の微細藻類株
より再生産効率が約 5 倍高まり、さらに活性酸素を発生させるパラコート添加
実験において最も高い酸化ストレス耐性を示した。これらの結果は、高抗酸化
能をもつ餌料が、水産養殖で飼料生物として使用されるこれら無脊椎動物の生
産を向上させる効果をもつことを示すとともに、その効果は微細藻類株と増殖
対象生物の組み合わせによって異なることを示している。
第 4 章では、単離された藻類株のうち、前章において餌料生物生産に最も有効
な高抗酸化能微細藻類株であると判断された P105 と Tetra の抗酸化能生産条件
の最適化を行い、光、温度、塩分が総抗酸化能と抗酸化化合物(カロテノイド、
フェノール、脂肪酸)の含有量に及ぼす影響を評価した。その結果、総抗酸化
能とそれぞれの主要な抗酸化化合物を最大化するための条件を、P105 では低光
量、高温条件、Tetra では、高光量、高温条件であることを見出した。
以上の研究成果は、熱帯固有の微細藻類株が、浮遊性無脊椎動物における効率
的な抗ストレス餌料として生産率向上に寄与することを示すと同時に、これら
が天然抗酸化物質供給候補として食品、製薬、栄養補助食品などの他のさまざま
な産業への応用において高い将来性をもつことを明らかにしたものであり、学
術上応用上寄与するところが少なくない。よって、審査委員一同は本論文が博
士(農学)の学位論文として価値あるものと認めた。

見本




の 結













本郷 太郎

(※履歴書の記載と同じにしてください。)
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これらの研究成果は、学術上応用上寄与するところが少なくない。よって、
審査委員一同は本論文が博士(農学)の学位論文として価値あるものと認めた。

※「文書ファイル(Word 等で作成したもの)」及び「PDF ファイル」を提出し
てください。

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