硫黄同化系を高効率化したトランスジェニック植物によるファイトリメディエイション

Research Project

Project/Area Number	14704062
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	環境保全
Research Institution	Chiba University
Principal Investigator	野路征昭千葉大学, 大学院・薬学研究院, 助手 (80271534)
Project Period (FY)	2002 – 2004
Project Status	Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help	¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000) Fiscal Year 2004: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000) Fiscal Year 2003: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000) Fiscal Year 2002: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords	セリンアセチル転移酵素 / システイン合成酵素 / 硫黄同化 / システイン生合成 / トランスジェニック植物 / ファイトリメディエイション / カドミウム耐性植物
Research Abstract	セリンアセチル転移酵素(SATase)及びシステイン合成酵素(CSase)は硫黄同化系の最終段階の反応を触媒する酵素である。植物を用いた環境汚染物質の除去(ファイトリメディエイション)を目的として、CSase遺伝子および、システインによるフィードバック阻害を受けないように点変異したSATase遺伝子を高発現させたトランスジェニック植物を作製し、その硫黄同化能の向上とカドミウム耐性を検討した。細胞質と葉緑体の両方で高いCSase活性を持つトランスジェニックタバコは、野生型のみならず、細胞質、あるいは葉緑体のみで高いCSase活性を持つトランスジェニックタバコと比較してもカドミウムに対する抵抗性が高いことが示された。さらに植物中に取り込まれたカドミウム量をICP-MSにて測定したところ、トランスジェニックタバコでは一個体あたりの取り込んだカドミウム量は野生型に比べ多くなっていた。次にシステインによるフィードバック阻害を受けないSATase遺伝子を高発現させたトランスジェニックタバコを作製した。このSATase高発現トランスジェニックタバコと、先に述べたCSase高発現トランスジェニックタバコとを掛け合わせることにより、硫黄同化系の最終ステップの連続した2つの反応を共に高めたトランスジェニックタバコの作製に成功した。この植物のシステイン、グルタチオン量は野生型の数倍に増加していることから硫黄同化能の向上が確かめられた。このようにSATase, CSaseの両方の活性を高めた植物はカドミウムに対して、SATaseあるいはCSaseのみの活性を高めた植物より、耐性が増していた。