2005 Fiscal Year Annual Research Report
高等植物のカドミウム耐性・吸収能に関与する二価鉄吸収経路の解明
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16380232
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| Research Institution | Central Research Institute of Electric Power Industry |
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Principal Investigator |
吉原 利一 (財)電力中央研究所, 環境科学研究所, 上席研究員 (60371506)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 文之 (財)電力中央研究所, 主任研究員 (20371510)
庄子 和博 (財)電力中央研究所, 主任研究員 (10371527)
島田 浩章 東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (70281748)
穴井 豊昭 佐賀大学, 農学部, 助教授 (70261774)
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| Keywords | カドミウム / 高等植物 / 鉄吸収経路 / 耐性 / 蓄積 / トランスポーター |
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| Research Abstract |
1.体系的に実施したカドミウム耐性・蓄積能に関するスクリーニング結果から、カドミウム耐性・蓄積能を大きく異にする代表的な30種の植物を選抜し、それぞれの鉄吸収関連酵素(およびトランスポーター)の遺伝子ホモログを単離し、比較・解析を実施した。
2.タバコを用いた実験により、カドミウムによる誘導性鉄欠乏が生じる原因として、土壌からの吸収過程ではなく、根から茎部までの輸送過程においてカドミウムが鉄の移行を阻害しているためであること、地上部の鉄欠乏により葉のクロロシスが生じると共に鉄欠乏シグナルが根における鉄吸収メカニズムに関連した遺伝子(例えば、二価鉄トランスポーターや三価鉄還元酵素)の発現を昂進していることを明らかにした。また、アラビドプシスなどで明らかにされた二価鉄トランスポーター遺伝子の完全長ホモログを単離し、その特性について検討すると共に、他の重金属によっても同様の現象が生じるか比較試験を行った。
3.高濃度カドミウム耐性・蓄積シダ植物として知られる「ヘビノネゴザ」から単離した二価鉄吸収トランスポーターのホモログ遺伝子(IRT-like)が亜鉛の輸送に関与する遺伝子(AyZNT1)であることを、酵母による相補試験などにより明らかにした。また、この遺伝子を酵母やアラビドプシスにおいて過剰発現させた場合、高濃度カドミウム存在下においても鉄や亜鉛、銅など二価金属イオンの濃度が低下しないことを見出した。タバコにおける実験と合わせて考察すると、ヘビノネゴザのカドミウム耐性をもたらすメカニズムの一つとして、高濃度のカドミウム存在下においても鉄などの必須元素を選択的に吸収できるトランスポーターの存在が関与していると考えられた。その他、数個のカドミウム吸収に関与すると考えられるトランスポーター遺伝子(AyNramp1など)を単離した。
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