非マメ科栽培植物に窒素固定力を付与するための基盤研究

• 研究課題/領域番号: 09460151
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物資源科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小柳津 広志 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (70177301)
• 研究期間 (年度): 1997 – 1999
• 研究課題ステータス: 完了 (1999年度)
• 配分額: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円); 1999年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 1998年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: 窒素固定 / enod遺伝子 / マメ科植物 / 共生 / 根粒菌 / 遺伝子クローニング / 根粒形成 / 遺伝子

研究概要

この研究は、マメ科植物の共生的窒素固定に係わる遺伝子群を植物と根粒菌(茎粒菌も含む)の双方で分離および構造解析を行い、最終的には非マメ科栽培植物に根粒形成能を付与し、窒素固定能を付けさせることを目的としている。第一に、材料としてセスバニアを選択し、この根粒形成関与遺伝子(enod40,enod12,カルシウム依存性プロテインキナーゼなど)を分離した。enod40は根粒形成のごく初期に発現され、細胞分裂に関与するペプチドをコードすると考えられている遺伝子である。この遺伝子は、植物では普通1つしか見いだされない。ダイズは2つのenod40を持っているが、1つは機能していないと考えられている。私たちの用いているセスバニアでは、まだenod40が分離されていなかったため、PCR法を用いて分離することを試みた。その結果、少なくとも4種のenod40がクローン化され、これらの2つは、セスバニア固有のものと考えられたが、その他のものは、1つがダイズのものに高い相同性を示し、もう1つはソラマメのものに高い相同性を示した。4つのenod40が1つの植物で見いだされたことはこれまで報告がなく、大変興味深い。enod12遺伝子については、全長を取得後発現部位をFISH法で解析した。この結果、この遺伝子は根粒原基で発現されることが確認された。さらに、これらの遺伝子以外で分離されているカルシウム依存性プロテインキナーゼ(CDPK)、薬剤耐性遺伝子、ストレス耐性遺伝子などの発現について、定量的PCR法で確認した。以上の研究以外に、培養細胞による遺伝子応答の研究も行っており、セスバニアの培養細胞系を確立した。この培養細胞を用いたNodファクターに対する遺伝子応答をenod40を指標として確認したところ、応答することが確認され、この系を用いた実験が可能となった。