含硫黄環境汚染物質を高効率に吸収同化するトランスジェニック植物の分子育種

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08557127
• Research Institution: CHIBA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 斉藤 和季 千葉大学, 薬学部, 教授 (00146705)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野路 征昭 千葉大学, 薬学部, 助手 (80271534) ; 山崎 真巳 千葉大学, 薬学部, 講師 (70222370)
• Keywords: トランスジェニック植物 / 硫黄 / 環境汚染 / 酸性雨 / 亜硫酸イオン

Research Abstract

【目的】 無機性硫黄の有機性硫黄への固定を行うシステイン生合成系は、無機硫黄性環境汚染物質の解毒系として働く可能性がある。システイン合成酵素(CSase)は、システイン生合成系の最終段階を触媒する酵素である。すでに当研究室において、細胞質(3F)、葉緑体(4F)、及び細胞質、葉緑体の両方(F_1)で高いCSase活性を持つ形質転換タバコが作製されている。そこで今回、これらの形質転換タバコに対して無機硫黄性環境汚染物質の暴露実験を行い、その抵抗性の機構を解析した。
【方法・結果】 これらの形質転換タバコの葉を、亜硫酸イオン及び硫酸イオンに暴露したところ、硫酸イオンに暴露した場合は変化が見られなかったが、亜硫酸イオンに暴露した場合はF_1植物が最も抵抗性を示した。また、これらの形質転換タバコをSO_2 ガスに暴露し光合成活性の指標となる光量子収率を測定したところ、光量子収率の減少がF_1植物において最も少なかった。このことから、F_1植物はSO_2ガスに対しても最も抵抗性を示すことが明らかになった。さらに、SO_2ガスの暴露実験を行った形質転換タバコの葉における還元型グルタチオン及びシステイン含量の測定を行ったところ、F_1植物は最も高効率的に二酸化硫黄を還元型グルタチオン及びシステインに固定していることが示された。これらの形質転換タバコの葉におけるSO_2ガスによる毒性の本体と考えられる活性酸素除去機構の解明をすすめている。