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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

研究課題

研究課題/領域番号 11794014
研究種目

地域連携推進研究費

配分区分補助金
研究分野 生物資源科学
研究機関京都府立大学

研究代表者

竹葉 剛  京都府立大学, 人間環境学部, 教授 (10046500)

研究分担者 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
中村 考志 (中村 孝志)  京都府立大学, 人間環境学部, 助手 (90285247)
早川 孝彦  三菱, 植物工学研究所, 主任研究員
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
7,800千円 (直接経費: 7,800千円)
2001年度: 7,800千円 (直接経費: 7,800千円)
キーワード硝酸イオン / 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 / 形質転換 / イネ
研究概要

富栄養化を防止するには、水界中の窒素濃度を下げることが重要である。そのためには、まず水中の窒素濃度を簡易に検出して、一般の市民が水中の窒素濃度に関心を持つようにすることが必要である。そこで、硝酸還元酵素を用いて、水中の硝酸イオンを亜硝酸イオンに変換し、それを発色させて検出する硝酸イオンバイオセンサーを開発した。このバイオセンサーは、少なくとも5ppmの硝酸イオンが検出できることが判明した。
硝酸イオンは沈殿等の手法で水中から除去できないので、水中の硝酸イオンを除去するには、植物の窒素吸収能力を高める工夫が有効である。その目的で、ヨシにグルタミン合成酵素(GS2)遺伝子を導入し、根の窒素吸収能力を高めることに取り組み、最終的には窒素吸収速度が15-20倍高く、生長量が3倍高いヨシを育成することができた。
GS2はプラスチドに局在するので、植物のGS2含量を高めるには、葉緑体形質転換法が有効と考えられる。そこでイネGS2遺伝子をタバコ葉緑体に遺伝子導入したところ、通常のタバコより30-40倍多く発現するタバコを育成することができた。葉緑体形質転換法によると、コサプレッション現象もなく、また花粉による飛散もないので、より有効に植物の窒素同化能を改善することができる。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (43件)

  • [文献書誌] Morikawa, K, Itoh, S., 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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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shiina, T., Allison, L., Maliga, P.: "rbcL transcript levels in tobacco plastids are independent of light : reduced dark transcription rate is compensated by increased mRNA stability."Plant Cell. 10. 1713-1722 (1998)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mertens J.A., Shiraishi N., Campbell, W.H.: "Recombinant expression of molybdenum reductase fragments of plant nitrate reductase at high levels in Pichia pastoris."Plant Physiol.. 123. 743-756 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ogihara, Y., Isono, K., Endo, A., Hanaoka, M., Shiina, T.: "Structural features of a wheat plastome as revealed by complete sequencing of chloroplast DNA"Mol Genet Genomics. 266. 740-746 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Morikawa, K., Shiina, T., Murakami, S., Toyoshima, Y: "Novel nuclear-encoded proteins interacting with a plastid sigma factor, Sig1, in Arabidopsis thaliana."FEBS Lett.. 314. 300-304 (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tsunoyama Y, Ishizaki Y, Shiina T.: "Blue light-induced transcription of plastid-encoded psbD gene is mediated by a nuclear-encoded transcription initiation factor, AtSig5."PNAS(pnas.0308362101).

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shiina, T., Allison, L., Maliga, P.: "rbcL transcript levels in tobacco plastids are independent of light : reduced dark transcription rate is compensated by increased mRNA stability."Plant Cell. 10. 1713-1722 (1998)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tamai T., Inoue M., Sugimoto T., Sueyoshi K., Shiraishi N., Oji Y.: "Ethylene-induced putrescine accumulation modelates K+partitioning between roots and shoots in barley seedlings."Physiologia Plant.. 106. 296-301 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tamai T., Shimada Y., Sugimoto T., Shiraishi N., Oji Y.: "Potassium stimulates the efflux of putrescine in roots of barley seedlings."J. Plant Physiol.. 157. 619-626 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mertens J.A., Shiraishi N., Campbell, W.H.: "Recombinant expression of molybdenum reductase fragments of plant nitrate reductase at high levels in Pichia pastoris."Plant Physiol.. 123. 743-756 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akahoshi A, Sato K, Nawa Y, Nakamura Y, Ohtsuki K: "Novel approach for large-scale, biocompatible, and low-cost fractionation of peptides in proteolytic digest of food protein based on the amphoteric nature of peptides"J. Agric. Food Chem.. 48(5). 1955-1959 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakamura Y, Tomokane I, Mori T, Tanaka A, Koutani J, Matsuo T, Okamoto S, Sato K, Ohtsuki K: "DNA repair effect of traditional sweet pepper Fushimi-togarashi : seen in suppression of UV-induced cyclobutane pyrimidine dimer in human fibroblast"Biosci. Biotech. Biochem.. 64(12). 2575-2580 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shiina, T., Hayashi, K., Ishii, N., Morikawa, K., Toyoshima, Y.: "Chloroplast tubules visualized in transplastomic plants expressing green fluorescent protein."Plant Cell Physiol.. 41. 367-371 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ogihara, Y., Isono, K., Kojima, T., Endo, A., Hanaoka, M., Shiina, T., Terachi, T., Utsugi, S., Murata, M., Mori, N., Takumi, S., Ikeo, K., Gojobori, T., Murai R., Murai, K., Matsuoka, Y., Ohnishi, Y., Tajiri, H., Tsunewaki, K.: "Chinese Spring wheat (Triticum aestivum L.) chloroplast genome : complete sequence and contig clones."Plant Molecular Biology Reporter. 18. 243-253 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sugimoto T., Masuda R., Kito M., Shiraishi N., Oji Y.: "Nitrogen fixation ans soil N level during maturation affect the contents of storage compounds of soybean seeds."Soil Sci. Plant Nutri.. 47. 273-279 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato K, Tanaka C, Kotaru M, Yoshikawa H, Kawabata M, Ikeuchi T, Sato K, Nakamura Y, Ohtsuki K: "Different arrangement of e-(g-glutamyl) lysine cross-linking in Alaska pollock (Theragra chalcogramma) surimi proteins by Streptoverticillium and endogenous transglutaminases during suwari process"J. Food Biochem.. 25. 397-410 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakamura Y, Iwahashi T, Tanaka A, Koutani J, Matsuo T, Okamoto S, Sato K, Ohtsuki K: "4-(Methylthio)-3-butenyl isothiocyanate, a principal antimutagen in daikon (Raphanus sativus ; Japanese wihite radish)"J. Agric. Food Chem.. 49(12). 5755-5760 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ogihara, Y., Isono, K., Kojima, T., Endo, A., Hanaoka, M., Shiina, T., Terachi, T., Utsugi, S., Murata, M., Mori, N., Takumi, S., Ikeo, K., Gojobori, T., Murai, R., Murai, K., Matsuoka, Y., Ohnishi, Y., Tajiri, H., Tsunewaki, K.: "Structural features of a wheat plastome as revealed by complete sequencing of chloroplast DNA"Mol Genet Genomics. 266. 740-746 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakamura K., Shiraishi N., Hosoo S., Sueyoshi K., Sugimoto T., Nanmori T., Nakagawa H., Oji Y.: "A protein kinase activated by darkness phosphory lates nitrate reductase in Komatsuna (Brassica campestris L.) leaves."Physiol Planta. 115. 496-503 (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Onishi H, Okada H, Kajitani T, Mori H, Takaki S, Nakamura Y, Sato K, Ohtsuki K: "Bread making using brewing microorganisms (part 3) (in Japanese)"Brew. Soc. Japan. 97(3). 219-227 (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato K, Uratsuji S, Sato M, Mochizuki S, Shigemura Y, Ando M, Nakamura Y, Ohtsuki K: "Effect of slaughter method on degradation of intramuscular type V collagen during short term chilled storage of chub mackerel Scomber jap-onicus"J. Food Biochem.. 26. 415-429 (2002)

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    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tsunoyama, Y., Morikawa, K., Shiina, T., Toyoshima, Y: "Plastid_factor Sig5 is expressed under the control of blue light to activate the psbD light responsive promoter in Arabidopsis thaliana."FEBS Lett.. 516. 225-228 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Morikawa, K., Shiina, T., Murakami, S., Toyoshima, Y: "Novel nuclear-encoded proteins interacting with a plastid sigma factor, Sig1, in Arabidopsis thaliana."FEBS Lett.. 314. 300-304 (2002)

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    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato K, Tanahashi-Shiina T, Jun F, Watanabe-Kawamura A, Ichinomiya M, Minegishi Y, Tsukamasa Y, Nakamura Y, Kawabata M, Ohtsuki K: "Simple and rapid chromatographic purification of type V collagen from a pepsin digest of porcine intestinal connective tissue, an unmanageable strating material for conventional column chromatography"J. Chromatography B. 790(1-2). 277-283 (2003)

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    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Higaki-Sato N, Sato K, Esumi Y, Okumura T, Yoshikawa H, Tanaka-Kuwajima C, Kurata A, Kotaru M, Kawabata M, Nakamura Y, Ohtsuki K: "Isolation and identification of indigestible pyroglutamyl peptides in an enzymatic hydrolysate of wheat gluten prepared on an industrial scale"J. Agric. Food Chem.. 51(1). 8-13 (2003)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hayashi, K., Shiina, T., Ishii, N., Iwai, K., Ishizaki, Y., Morikawa, K., Toyoshima, Y.: "A role of the -35 element in the initiation of transcription at psbA promoter in tobacco plastids."Plant Cell Physiol.. 44. 334-341 (2003)

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    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakamura Y, Trosko JE, Chang C-C, Upham BL: "Psyllium extracts decreased neoplastic phenotypes induced by the Ha-ras oncogene transfected into a rat liver oval cell line"Cancer Letters. 203. 13-24 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tsunoyama Y, Ishizaki Y, Morikawa K, Kobori M, Nakahira Y, Takeba G, Toyoshima Y, Shiina T.: "Blue light-induced transcription of plastid-encoded psbD gene is mediated by a nuclear-encoded transcription initiation factor"AtSig5. PNAS (pnas.0308362101). (2004)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tanaka K, Nakamura Y, Asami T, Yoshida S, Matsuo T, Okamoto S: "Physiological roles of brasinollides in Arabidopsis-BAs have a synergistic relationship with GA as well as auxins in the light-grown hypocotyl elongation-"J. Plant Growth Regul., in press.

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Satoh, J., et al.: "Developmental stage-specific multi-subunit plastid RNA polymerases(PEP)in wheat"Plant J. 18. 407-416 (1999)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Morikawa, K, et al.: "Circadian-regulated expressionof a nuclear-encoded plastid sigma factor gene(sigA)in wheat seedlings"FEBS Lett.. 451. 275-278 (1999)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Shiina, T., et. al.: "Chloroplast tubules visualized in transplastomic plants expressing green fluorescent protein"Plant Cell Physiol.. 41. 275-278 (2000)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Nakazawa, A.et al.: "Expression pattern and gene structure of phenylalanine ammonia-lyase in Pharbitis nil"J.Plant Res.. 114. 323-328 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Satoh,J., et al.: "Developmental stage-specific multi-subunit plastid RNA polymerases (PEP) in wheat"Plant J. 18. 407-416 (1999)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Shiina,T., et al.: "Chloroplast tubules visualized in transplastomic plants expressing green fluorescent protein."Plant Cell Physiol.. 41. 275-278 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Toyama, T, Teramoto, H., Takeba, G.: "A cytokinin-repressed gene in cucumber for a bHLH protein homologue is regulated by light"Plant Cell Physiol.. 40・10. 1087-1092 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Satoh, J., Baba, K. et al.: "Developmental stage-specific multi-subunit plastid RNA polymerases (PEP) in wheat"Plant J. 18. 407-416 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Morikawa, K, Itoh, S. et al.: "Circadian-regulated expressionof a nuclear-encoded plastid sigma factor gene (sigA) in wheat seedlings"FEBS Lett.. 451. 275-278 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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