栄養ストレス下における植物生産-栄養ストレス耐性植物の育成

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05278105
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 茅野 充男 東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 教授 (10007677)
• 研究分担者: 佐野 浩 奈良先端科学技術大学院大学, 遺伝子教育研究センター, 教授 (20178809) ; 関谷 次郎 京都大学, 農学部, 教授 (10035123) ; 松本 英明 岡山大学, 資源生物科学研究所, 教授 (80026418)
• キーワード: 植物 / 栄養ストレス耐性 / 食糧生産 / 形質転換 / 遺伝子

研究概要

本研究の目的は栄養ストレス耐性植物の育成にある。本研究で取り上げた課題は、酸性土壌におけるAlおよび重金属の過剰、S欠乏および過剰耐性植物の育成である。
Al過剰については酵母をAl過剰処理したときに誘導される2つのcDNAクローン(pAL1001,1003)を単離し、その塩基配列を決定したところ一つは熱ショックで誘導される細胞外分泌性タンパクであり、他の一つは膜表層タンパクであることがわかった。これらはいずれもAlとZnで誘導されるが、他の金属イオンストレスでは誘導されなかった。また、酵母のAl耐性変異株を分離した(松本)。重金属についてはCuに着目してメタロチオネイン遺伝子の探索とその機能分解を行った。アラビドプシスから単離されたMTの染色体DNA構造遺伝子上流のプロモーターの機能解析のためにプロモーター領域にGUS遺伝子を融合したキメラ遺伝子を構築しアラビドプシスに導入し、それが銅誘導性のあること、また、この遺伝子の機能として、MT生産能の欠損している酵母変異株に銅耐性を付与することを見い出し、さらに、植物体内でのこの遺伝子の機能解明のためにアンチセンス遺伝子の導入や発現の増大が試みられた。また、遺伝子産物の単離も試みられた(茅野)。Sストレス下で最も影響される代謝系の解析とその酵素の精製を試み、APSトランスフェラーゼがkey enzymeであると認定し、酵素の精製に成功するとともに、酵母変異株を用いた相補正試験により遺伝子の単離を試みている(関谷)。システインの合成酵素の遺伝子が単離され、その機能として硫化水素耐性増大のあることが判明した。

研究成果

• [文献書誌] Yamamoto,Y.: "Tolerance to aluminum acquired during phosphate starvation of cultured tobacco cells." Plant Physiol.112.1. 217-227 (1996)
• [文献書誌] Ma,J.F.: "Al-induced inhibition of root elongation in corn,Zea mays L.is overcome by Si addition." Plant Soil. (in press). (1997)
• [文献書誌] Ma,J.F.: "Internal detoxification mecahnism of aluminum in Hydrangea macrophylla.Identification of Al from in the leaves." Plant Physiol. (in press). (1997)
• [文献書誌] Sasaki,M.: "Aluminum inhibits growth and stability of cortical microtubules in wheat(Triticum aestivum)roots." Soil Sci.Plant Nutr.(in press). (1997)
• [文献書誌] Ara,T.: "Non-radioactive adenosine 5'-phosphsulfate sulfotransferase assay by coupling with sulfite reductase and O-acetylserine(thiol)lyase." Biosci.Biotech.Biochem.,. (in press). (1997)
• [文献書誌] Yamaguchi,Y.: "Isolation and characterization of a cDNA encoding a sulfate transporter from Arabidopsis thaliana." Plant Physiol.(in press). (1997)