ボツリオコッカス・ブラウニ

ボツリオコッカス・ブラウニ
科学的分類
クレード:	緑色植物
分割：	緑藻類
クラス：	トレボウキシオ藻類
注文：	ツチグリ目
家族：	ボツリオコッカス科
属:	ボツリオコッカス
種：	B.ブラウニー
二名法名
ボツリオコッカス・ブラウニ キュッツィング

ボツリオコッカス・ブラウニーは、緑色のピラミッド型のプランクトン性 微細藻類で、バイオテクノロジーの分野で潜在的に非常に重要である。2024年までは、A、B、Lの3つの種があると考えられていたが、その後、これらは3つの別々の種であると判断された。 ^[1] コロニーは脂質バイオフィルムマトリックスによってまとめられており、温帯または熱帯の貧栄養湖や河口に見られ、溶存無機リンのレベルが高い場合に繁殖する。この種は、大量の炭化水素、特にトリテルペンの形の油を、通常、乾燥重量の約30〜40％である。 ^[2]他の緑藻類種と比較して、以前の細胞分裂から蓄積された比較的厚い細胞壁を持ち、細胞質成分の抽出がかなり困難になっている。有用な炭化水素油の多くは細胞の外にある。 ^[3]

Botryococcus braunii は、直径 100 μm (ときには 500 μm) までの細胞コロニーで構成され、サブコロニーは粘液質の糸でつながっていることもあります。細胞は厚いマトリックスの周囲に集まって、不規則な形のクラスターを形成します。細胞または細胞の小集団は、細胞の約 3 分の 2 を覆う粘液質の鞘に埋め込まれており、細胞の先端は別の粘液質の無色のキャップで覆われています。マトリックスは無色ですが、古いコロニーでは黄褐色になっていることがあります。細胞は長さ 6～14 μm、幅 4～11 μm で、倒卵形で、壁側、頂端側、側方または基底側に葉緑体があり、基底側には不明瞭なピレノイドまたはピレノイド様の小体があります。ピレノイドは若い細胞や培養物では見えない場合があります。繁殖は自家胞子の形成によって起こり、通常は細胞あたり2個（場合によっては4個）形成される。^[4]

ボツリオコッカス・ブラウニは、温度23℃、光強度60W/m2、1日¹²時間の明期、塩分濃度0.15モルNaClの条件で最もよく成長することが分かっています。^[5]しかし、これは1つの菌株でテストした結果であり、他の菌株ではある程度結果が異なることは確かです。実験室では、B. ブラウニは一般的にChu 13培地で培養されます。

ボツリオコッカス ブラウニの大量発生は、他の微生物や魚類に有毒であることがわかっています。大量発生の原因と、それが他の生物の個体群に及ぼす被害については研究が行われています。原因は、遊離脂肪酸の形でボツリオコッカス ブラウニの分泌物であることが特定されています。アルカリ度が高くなると、これらの遊離脂肪酸が他の種に対してより有毒な形に変化し、ボツリオコッカス ブラウニが優勢になります。アルカリ度が高くなるのは、焼失した地域の灰が水域に流れ込む場合が多いです。ボツリオコッカス ブラウニの優勢は水域の環境多様性に損害を与えると見なすことができますが、ボツリオコッカス ブラウニが優勢になる仕組みについての知識は、燃料作物としてボツリオコッカスを池で栽培しようとする人々にとって有用です。^{[引用が必要]}

藻類を養殖する行為は、藻類養殖として知られています。ボツリオコッカス・ブラウニは、化学的に燃料に変換できる炭化水素を生成するため、藻類養殖に大きな可能性を秘めています。ボツリオコッカス・ブラウニの乾燥重量の最大86%が長鎖炭化水素です。^[6]これらの炭化水素の大部分はボツリオコッカス油、すなわちボツリオコッセン、アルカジエン、アルカトリエンです。エステル交換反応を使用してボツリオコッカス油からバイオディーゼルを作ることはできません。^[要出典]これは、これらの油が一般的な意味での植物油ではなく、脂肪酸トリグリセリドであるためです。ボツリオコッカス油は植物由来の油ですが、食用にはならず、化学的に非常に異なっており、トリテルペンであり、エステル交換反応に必要な遊離酸素原子がありません。ボツリオコッカス油は、石油精製所で水素化分解してオクタン（ガソリン、別名ペトロール）、灯油、ディーゼルを生産するための原料として使用できます。^[7]（植物油の精製を参照）。ボツリオコッカスは、より高いオクタン価の燃料に変換される可能性が高いため、水素化分解ではアルカジエンやアルカトリエンよりもボツリオコッカスが好まれます。

ボツリオコッカス ブラウニには 3 つの主要な系統が知られており、それらは油の構造によって区別されます。ボツリオコッカスは、式 C _n H _{2 n -10の非分岐}イソプレノイド トリテルペンです。A 系統は、 nが 23 から 31 の奇数であるアルカジエンおよびアルカトリエン (脂肪酸の誘導体)を生成します。B 系統は、 n が30 から 37 の範囲であるボツリオコッカスを生成します。ボツリオコッカスは、ガソリン型炭化水素への水素化分解に最適なバイオ燃料です。「L」系統は、ボツリオコッカス ブラウニの他の系統では生成されない油を生成します。この主要な分類内で、ボツリオコッカスのさまざまな系統は、構成炭化水素油の正確な構造と濃度が異なります。^[8]

水生生物プログラム報告書の30ページによると、^[9]ボツリオコッカス・ブラウニのA株は成長が遅い（72時間に1回倍増）ため、脂質ベースの燃料生産の原料としてはうまく機能しませんでした。しかし、その後の秦の研究では、最適な成長環境では倍増時間を48時間に短縮できることが示されました。^[5]フレンツの調査結果を考慮すると、^[8]倍増時間は炭化水素採取方法ほど重要ではない可能性があります。水生生物プログラムでは、ボツリオコッカス・ブラウニのA株の油は、脂質のほとんどがC ₂₉～C _{34の脂肪族炭化水素であり、C 18}脂肪酸が少ないため、理想的とは言えないこともわかりました。このボツリオコッカス ブラウニの油の評価は、エステル交換（バイオディーゼルの生成）への適合性に関連して行われました。これは、ボツリオコッカスブラウニが評価された当時の水生種プログラムの焦点でした。水生種プログラムでは、その後の「B」種で行われたいくつかの研究のように、ボツリオコッカス ブラウニの油の水素化分解への適合性については研究しませんでした。

他の緑藻類種と比較して、ボツリオコッカス・ブラウニは以前の細胞分裂から蓄積された比較的厚い細胞壁を持ち、細胞質成分の抽出をかなり困難にしています。有用な炭化水素油の多くは細胞の外にあり、^[3]個々の細胞を凝集させてコロニーにするバイオフィルムとして機能しています。細胞へのダメージを最小限に抑えながら細胞から油を分離する最良の方法が長い間求められてきました。ヘキサンがこの機能を果たすことができることは以前から知られていました。しかし、電気的方法の方がよりクリーンで全体的に優れている可能性があります。他の微細藻類種から炭化水素を抽出するために、短いパルスで電界が適用されてきました。これらのパルスの長さはマイクロ秒からミリ秒です。2017年4月、日本の熊本大学の研究者がボツリオコッカス・ブラウニの細胞外マトリックスをターゲットにするために、より短いナノ秒の長いパルスを使用したと報告されました^[10]。彼らは、電気的方法が他の方法よりもコストが低く、細胞へのダメージが少ないことを発見しました。熊本の科学者たちは、パルスを1秒間に10回印加した場合、最適な電界強度は1センチメートルあたり50キロボルト、最適なエネルギーはボツリオコッカス・ブラウニのマトリックス1ミリリットルあたり55.6ジュールであることを発見した。多糖類もマトリックスから抽出されるため、油から分離する必要がある。

化石燃料の代替品への関心が高まったため、ボツリオコッカス・ブラウニの研究が増加しました。2017年4月、テキサスA&M大学（TAMU）のティム・デヴァレン博士は、 B.ブラウニのゲノムのDNA配列決定が完了したと発表しました。^[11] 1年前の2016年、TAMUのデヴァレン博士のチームは、Bbオイルを生成する酵素、リコパジエンを発見しました。リコパジエン合成酵素（LOS）として知られるこの酵素は、いくつかの種類のオイルを生成することができます。デヴァレンは、オイルの生産をスピードアップするために、LOS遺伝子を代謝の速い他の藻類に移植できるのではないかと示唆しました。^[12]

この見出しは、その潜在的な有用性から注目される菌株のコレクションです。これらの菌株の一部は、積極的な DNA 改変の結果として特許を取得していますが、その他の菌株は従来の選択プロセスから得られたものです。

1988年、カリフォルニア大学バークレー校は、再生可能な輸送燃料開発のためのノーベル賞受賞者の画期的な学際的プログラムの一環として、カリフォルニア大学バークレー校の科学者アーサー・ノノムラがメルビン・カルビン研究所で開発したボツリオコッカス・ブラウニのShowa品種に対して、米国植物特許6169号を取得した。特許申請書によると、この独自の品種は、再生可能なボツリオコッセン炭化水素含有量がShowaの乾燥重量の20%を占めるという点で注目に値する。Showaが当時の最高の炭化水素源であったことは明らかである。特許は2008年4月に失効した。

2006年5月、野々村は緑藻類の新たな成長と収穫法を開示する国際特許出願を提出した。^{[13]また、}ボツリオコッカス・ブラウニの品種ニンセイに関する別の植物特許も出願されており、この植物はボツリオコッカス・ブラウニのコロニー外分泌物として特徴があり、既存のガソリン精製所で処理して燃料を輸送することができる。

2011年8月、IHI NeoG Algae LLCはEnomoto品種を発表しました。 ^[14]この品種は「世界で発見されたすべての藻類の中で、この燃料生産のための最高の収量」を誇り、通常の株Botryococcus brauniiよりも1000倍も高い月間成長率を誇ります。また、非常に丈夫であると言われており、^[15]おそらく開放環境（光合成生物反応器ではなく池）で栽培できることを意味します。

• トルバナイト、ボツリオコッカス・ブラウニ鉱床から形成されたオイルシェールの一種

• フランク・ワイガートによるThe Energy Collectiveの批評的エッセイでは、ボツリオコッカス・ブラウニが最も有望な再生可能炭化水素の一つであるとされている。
• ボツリオコッカス・ブラウニの画像