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

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14704062
• 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)
• 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)及びシスティン合成酵素(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遺伝子あるいは、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。
まず、最初にCSaseを細胞質および葉緑体の両方で高発現するようなトランスジェニックタバコを作製し、カドミウムを始めとする重金属に対する抵抗性を検討した。その結果、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、含硫黄環境汚染物質や重金属に対する耐性が期待される。

Research Products

• [Publications] Kawashima C.G., Noji M., Nakamura M., Ogra Y., Suzuki K.T., Saito K.: "Heavy metal tolerance of transgenic tobacco plants over-expressing cysteine synthase"Biotech.Lett.. 26. 153-157 (2004)