学術的背景 光合成微生物は太陽エネルギーを化学エネルギーに変換することで、二酸化炭素（CO₂）を高付加価値の長鎖化学品へと直接変換することができ、CO₂の隔離と持続可能な発展のための非常に有望な経路を提供します。しかし、光合成反応で生成される重要な還元力―還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（NADPH）は、主に微生物が暗所で生存するために用いられ、生合成には十分利用されません。この制約は光合成微生物の実用化ポテンシャルを大きく妨げるものです。この問題を解決するため、研究者たちは「太陽エネルギー分離型」のバイオハイブリッド戦略を提案し、持続型光触媒と光合成微生物を統合することにより、光反応と暗反応の分離を実現し、無照射環境下でもCO₂を継続的に利用し長鎖化学品の合成を可能にしまし...

学術的背景 世界的に清浄な水資源の不足が深刻化する中、飲料水の浄化技術の研究は極めて重要になっています。飲料水処理過程において、塩素化および二酸化塩素による消毒は一般的な方法ですが、これらは細菌やウイルスを効果的に除去できる一方で、亜塩素酸塩（ClO₂⁻）や塩素酸塩（ClO₃⁻）などの有害な副生成物も生成します。これらの化合物の毒性は低いものの、近年の研究によれば、これら副生成物への長期暴露は慢性疾患やホルモン異常と関連する可能性が指摘されています。そのため、EUは最近、飲料水中のこれら化合物に対する最大許容濃度基準を制定し、1リットルあたり亜塩素酸塩および塩素酸塩の濃度を0.25mg以下にすることを求めています。 現時点で、これらの消毒副生成物を処理する既存技術には、導入や維持の複雑さ、高...

学術的背景 米（Oryza sativa L.）は世界的に重要な穀物作物であり、世界の約5分の1の人々に主要なカロリー源を提供しています。しかし、米の生産はさまざまな生物的および非生物的ストレスに直面しており、収量の低下を引き起こしています。その中でも、真菌病原体Cochliobolus miyabeanusによって引き起こされる稲の褐斑病（brown leaf spot disease）は広く蔓延する病害であり、米の収量と品質に深刻な影響を与えています。従来の化学農薬は効果が限られているだけでなく、環境に害を及ぼす可能性もあります。そのため、環境に優しく持続可能な病害防除策の開発が急務となっています。ナノバイオテクノロジー、特に銀ナノ粒子（AgNPs）の応用は、その高い抗菌および抗真菌活性...

学術的背景 産業用大麻（Cannabis sativa L.）は、カンナビノイド、テルペノイド、フラボノイドなどの豊富な二次代謝産物を持ち、医薬品や産業分野で広く活用されています。特に、テトラヒドロカンナビノール（THC）とカンナビジオール（CBD）は、それぞれ精神活性作用や抗炎症、抗不安、神経保護作用など、顕著な薬理活性を示します。しかし、産業用大麻の二次代謝産物の生産量は、さまざまな環境要因に影響を受けます。従来の化学肥料の使用は生産量を向上させることができますが、環境への負荷が懸念されます。そのため、産業用大麻の成長と二次代謝産物の生産を最適化するための、環境に優しく効率的な代替方法の探求が研究の焦点となっています。 近年、プラズマ活性化水（Plasma-Activated Water...

学術的背景 世界人口の急速な増加に伴い、2050年までに97億人に達すると予測されており、食料安全保障の問題が深刻化しています。農業生産性はさまざまな要因によって影響を受けますが、その中でも害虫による作物の被害が特に深刻です。タバコガ（Spodoptera litura）は、アジア・太平洋地域およびオセアニア地域に広く分布する多食性の害虫で、大豆、綿、ピーナッツ、トマトなどの経済的に重要な作物を含む128種の植物に被害を与えます。長い間、農家は合成化学農薬に依存して害虫を防除してきましたが、これらの農薬は非標的生物、人間の健康、環境に悪影響を及ぼしています。さらに、害虫の農薬に対する耐性も増加しています。そのため、環境に優しく持続可能な代替品の開発が緊急の課題となっています。植物由来の農薬は...