2000 Fiscal Year Annual Research Report
硝酸イオンバイオセンサーの開発と水界中窒素除去技術の確立
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11794014
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University |
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Principal Investigator |
竹葉 剛 京都府立大学, 人間環境学部, 教授 (10046500)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山下 博史 京都府立大学, 人間環境学部, 助手 (50264750)
白石 斉聖 神戸大学, 農学部, 助手 (00304121)
椎名 隆 京都府立大学, 人間環境学部, 助教授 (10206039)
森 真理 滋賀県農業試験場, 主任研究員(研究職)
中村 考志 京都府立大学, 人間環境学部, 助手 (90285247)
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| Keywords | 硝酸イオン / バイオセンサー / アンモニア / グルタミン合成酵素 / 富栄養化 / 脱窒作用 / 硝酸還元酵素 / イネ |
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| Research Abstract |
わが国の河川・湖沼及び地下水中の硝酸性窒素が次第に増加してきており、その原因は茶・野菜畑に施用される肥料、畜産排水、および生活・産業廃水中の窒素の増加による。水界中の硝酸塩濃度の増加は、単に富栄養化を促進するだけでなく、幼児のメトヘモグロビン血症や発ガンの原因となり、国民の健康上大きな問題となっている。
この問題を解決するために、1)硝酸イオンバイオセンサーをつくり、誰もが簡便に精度よく水界中の硝酸塩濃度を測定できるようにする、2)植物の窒素吸収過程の鍵酵素の一つであるグルタミン合成酵素について、高い酵素活性を持つ植物を調べその遺伝子を単離し、形質転換により高い窒素吸収能をもつ植物をつくる、3)ヨシ群落の脱窒作用を実測し、水質浄化の方策を立てる、ことの3つの目的で研究を開始した。今年度の研究成果は次の通りである。
1)ホウレンソウの硝酸還元酵素(Nitrate Reductase,NR)cDNAを酵母(Pichia pastoris)に遺伝子導入して、NRタンパク質の発現に成功した。発現ベクターにはメタノール誘導性のpPICZAを用いた場合に発現量が多いことが分かった。発現したNRタンパク質は、野生型酵素と比較して同等の比活性を有していた。また、分子量も同一であった。モリブデンコファクターを補給する目的で、酵母の祖抽出液にホウレンソウ抽出液を加え一夜インキュベートすると、活性が3倍上昇した。このNRタンパク質を用いて簡易型センサーを試作した。
2)グルタミン合成酵素を高発現するイネ、ヨシを作るため、イネGS2cDNAをアグロバクテリア法で遺伝子導入し、形質顕官イネ、ヨシをそれぞれ20数固体作製した。
3)脱窒作用を測定するためのイネの実験系を作製し、15Nを用いるトレーサー実験を行った。現在15Nの検出感度を上げるための工夫を行っている。
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[Publications] Toyama,T, et al.: "A cytokinin-repressed gene in cucumber for a bHLH protein homologue is regulated by light."Plant Cell Physiol.. 40・10. 1087-1092 (1999)
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[Publications] Satoh,J., et al.: "Developmental stage-specific multi-subunit plastid RNA polymerases (PEP) in wheat"Plant J. 18. 407-416 (1999)
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[Publications] Morikawa,K., et al.: "Circadian-regulated expression of a nuclear-encoded plastid sigma factor gene (sigA) in wheat seedlings."FEBS Lett.. 451. 275-278 (1999)
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[Publications] Shiina,T., et al.: "Chloroplast tubules visualized in transplastomic plants expressing green fluorescent protein."Plant Cell Physiol.. 41. 275-278 (2000)
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[Publications] Ogihara,Y. et al.: "Chinese Spring wheat (Triticum aestivum L.) chloroplast genome : complete sequence and contig clones."Chinese Spring wheat (Triticum aestivum L.) chloroplast genome : complete sequence and contig clones.. 60(6-66) (2000)
