高い窒素吸収能をもつ環境保全型作物の分子育種

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07556130
• 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, 助教授 (10046500)
• 研究分担者: 早川 孝彦 三菱, 植物工学研究所, 主任研究員 ; 山下 博史 京都府立大学, 人間環境学部, 助手 (50264750) ; 高橋 英一 近畿大学, 農学部, 教授 (40026414)
• キーワード: 窒素肥料 / グルタミン合成酵素 / 形質転換 / イネ / タバコ / 窒素吸収

研究概要

本研究は、河川・湖沼の府栄養化を防止するために、窒素吸収・利用能の高い植物をバイオテクノロジーの手法でつくり、水質の浄化植物として利用するとともに、主要な作物の窒素吸収・利用能を高めることにより、水質の富栄養化の原因の一つとされる多量の施肥なしでも十分旺盛に生育できる作物をつくる技術的可能性を確立することを主要な目的とした。
上記目的を達成するために、植物の窒素吸収・利用の鍵酵素の一つであるグルタミン合成酵素(GS2)の遺伝子をタバコに導入したところ、著しく速い生育速度を示すことを見出した。さらに、イネに対して同じ手法を適用したところ、分けつ期が過ぎる頃から窒素吸収が異常に高まっていることを示す結果を得た。従って、この手法が植物の窒素吸収・利用能を増強する一般的な技術として利用できることが、ほぼ確実であるとの見通しを得た。
さらに、GS2の形質転換タバコが著しい環境耐性(特に強光耐性)を示すことを発見した。これは葉における光呼吸系の強化によることを明らかにした。従来、光呼吸は無駄な代謝であるとの認識が一般的であったが、GS2の形質転換タバコが強光耐性であることは、光吸収が積極的に強光による傷害から植物を守っていることを示す。光吸収について新しい解釈を行った。

研究成果

• [文献書誌] 木崎暁子、竹葉 剛: "植物の陸上化と光呼吸" 遺伝. 51・7. 9-11 (1997)
• [文献書誌] Teramoto,H., Takeba,G.: "Noncoding RNA for CR20,a cytokinin-repressed gene of cucumber" Plant Mol.Biol.32. 797-808 (1996)
• [文献書誌] 竹葉 剛: "省施肥・ストレス耐性植物の育成" バイオサイエンス・インダストリー. 55. 35-36 (1997)
• [文献書誌] 竹葉 剛: "光呼吸についての2つの誤解" 光合成研究会会報. 21. 9-11 (1997)
• [文献書誌] 竹葉 剛: "光呼吸を抑制すると光呼吸が増加するか" 光合成研究会会報. 23. 13-18 (1998)
• [文献書誌] Kozaki,A., Takeba,G.: "Photorespiration protect C3 plants from photooxidation." Nature. 557. 557-560 (1996)
• [文献書誌] Takeba,G.: "Stress Responses of Photosynthesis Organisms : Molecular Mechanisms and Molecular Regulations (eds.Satoh K.and Murata,N.)" Springer Verlag,Heidelberg, 21 (1998)