バイオエネルギー作物における生化学物質生産のための戦略

Strategies for the production of biochemicals in bioenergy crops.

• Chien-Yuan Lin
• Aymerick Eudes

抄録

工業用作物は、製造用の商品を生産するために栽培されている。食糧や飼料というよりも、バイオ燃料、医薬品、特殊化学品を製造するための原料や、繊維、バイオポリマー、建材を製造するための原料を供給しています。したがって、このような作物は、現在、私たちの工業製品や消費者製品の大部分を製造するための構成要素となっている石油化学製品への依存度を低減する可能性を提供します。本レビューでは、植物中で合成された代謝物を、石油由来の化学物質の一部を代替するバイオベースの基盤化学物質として利用することができる例を紹介する。また、これらの代謝物のバイオマス中への含有量を増やすことを目的とした植物代謝工学的アプローチを紹介しています。特に、複数の貴重な化合物の供給源であるシキメート生合成経路とイソプレノイド生合成経路の操作の進歩に注目している。バイオエネルギー作物に副産物を蓄積するための工学的代謝経路の導入と最適化は、バイオマスの商業的価値を高め、持続可能なリグノセルロース系バイオリファイナリーを実現するための貴重な選択肢となるかもしれない。

Industrial crops are grown to produce goods for manufacturing. Rather than food and feed, they supply raw materials for making biofuels, pharmaceuticals, and specialty chemicals, as well as feedstocks for fabricating fiber, biopolymer, and construction materials. Therefore, such crops offer the potential to reduce our dependency on petrochemicals that currently serve as building blocks for manufacturing the majority of our industrial and consumer products. In this review, we are providing examples of metabolites synthesized in plants that can be used as bio-based platform chemicals for partial replacement of their petroleum-derived counterparts. Plant metabolic engineering approaches aiming at increasing the content of these metabolites in biomass are presented. In particular, we emphasize on recent advances in the manipulation of the shikimate and isoprenoid biosynthetic pathways, both of which being the source of multiple valuable compounds. Implementing and optimizing engineered metabolic pathways for accumulation of coproducts in bioenergy crops may represent a valuable option for enhancing the commercial value of biomass and attaining sustainable lignocellulosic biorefineries.

© The Author(s) 2020.