水銀、カドミウム等重金属を対象としたファイトレメディエーション戦略の構築

• Project/Area Number: 17790103
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Environmental pharmacy
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 清野 正子 北里大学, 薬学部, 講師 (30239842)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2005: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: 環境技術 / 土壌汚染防止・浄化 / 有害化学物質 / 植物 / 育種学 / 土壌汚染 / ファイトレメディエーション

Research Abstract

わが国では土壌汚染対策法が2003年に施行され、土壌環境における有害物質の除去が経済的及び健康被害対策の問題として、注目されている。本研究の目的は水銀及びカドミウムをはじめとする重金属による汚染地域の浄化と重金属のリサイクルを目指し、ファイトレメディエーションの技術を確立することである。トランスジェニック植物の作出に際しては、解毒器官である液胞への重金属隔離こよる重金属高蓄積を重要視した。
微生物由来の重金属トランスポーター(MerC)が植物内へソーティングされるターゲット器官を検証した結果、MerCに関してはGFP-MerCがゴルジ体に局在したのに対し、GFP-MerC-AtVAM3は液胞膜に局在した。このことから、AtVAM3をMerCに融合させることにより液胞へのターゲッテッィングに成功したと考えられる。MerC-AtVAM3の機能解析を植物と同じ液胞をもつ酵母において行った。水銀蓄積性について、MerC-AtVAM3をもつ酵母はコントロール株に比べて有意に高い蓄積量を示した。一方、水銀耐性には変化が見られなかった。以上の結果は、種々の重金属トランスポーターとAtVAM3融合タンパク質のうち、MerC-AtVAM3は液胞膜に局在し、水銀の毒性を軽減するかたちで水銀蓄積量を上昇させる機能をもつ可能性が示唆された。そこで、次の段階として、MerC-AtVAM3遺伝子トランスジェニックシロイヌナズナを作出し、種子を採集した。得られた種子からトランシジェニックシロイヌナズナを選抜し、重金属耐性及び蓄積性について、現在検討している。

Research Products

• [Journal Article] Engineering expression of bacterial polyphosphate kinase in tobacco for mercury remediation. (2006)
  • Author(s): Nagata T, Kiyono M, Pan-Hou H
  • Journal Title: Appl. Microbiol. Biotechnol. 72 Pages: 777-782
• [Journal Article] Genetic engineering of bacteria for environmental remediation of mercury. (2006)
  • Author(s): Kiyono M, Pan-Hou H
  • Journal Title: J. Health Sci. 52(3) Pages: 199-204
  • NAID: 110006251366
• [Journal Article] Involvement of Aromatic amino acid in phenylmercury transport by MerT protein. (2006)
  • Author(s): Nagata T, Kiyono M, Pan-Hou H
  • Journal Title: J. Health Sci. 52(4) Pages: 475-477
  • NAID: 110006251407
• [Journal Article] Accumulation of mercury in transgenic tobacco expressing bacterial polyphosphate. (2006)
  • Author(s): Nagata T, Ishikawa C, Kiyono M, Pan-Hou H
  • Journal Title: Biol. Pharm. Bull. 29(12) Pages: 2350-2353
  • NAID: 110006148650
• [Journal Article] Characteristics of cadmium accumulation and tolerance in novel Cd-accumulating crops, Avena strigosai and Crotalaria juncea. (2006)
  • Author(s): Uraguchi S, Watanabe I, Yoshitomi A, Kiyono M, Kuno K
  • Journal Title: J Exp Bot. 57(12) Pages: 2955-2965
• [Journal Article] Engineering expression of bacterial polyphosphate kinase in tobacco for mercury remediation. (2006)
  • Author(s): Takeshi Nagata, Masako Kiyono, Hidemitsu Pan-Hou
  • Journal Title: Appl Microbiol Biotechnol (Epub ahead of print)(In press)