水棲維管束植物でのリグニン生合成抑制機構の解明

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11876038
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 飯山 賢治 東京大学, アジア生物資源環境研究センター, 教授 (60012077)
• 研究分担者: 竹内 一郎 東京大学, 海洋研究所, 助手 (30212020) ; 新谷 博幸 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (30282693) ; 片山 義博 東京農工大学, 大学院・生物システム応用科学研究科, 助教授 (10214339)
• キーワード: 植物バイオマス / リグニン / 微小重力 / 水棲維管束植物 / Zostera marina L / Zostera caulescens / Phyllospadix iwatensis / リグニン生合成関連酵素

研究概要

植物バイオマスの有効利用拡大を目的として、リグニン生合成を遺伝子工学的に抑制する試みが多くの研究者によって行われているが、リグニンの量的制御は極めて困難といわざるをえない。本研究ではリグニン生合成を総合的に抑制していると考えられる「微小重力」下に生育する水棲維管束植物のジーンに着目し、。
維管束植物の中には植物体全体が海水又は淡水に沈水している種がある。このような水棲維管束植物は陸上植物が水中に「戻った」ものと考えられている。いくつかの海水水棲維管束植物の細胞壁成分の分析を行ったところ、耐塩のため細胞質の膨圧を高めるペクチンが多いものの、細胞壁構成多糖の組成は陸上の被子植物のそれとほぼ同じであった。しかし、リグニン量は2-4%と極めて低いものであった。沈水状態は「微小重力」状態であり、陸上植物のように地球重力に抗する植物体の機械的、物理的強度を必要としない。そのために本来存在するであろうリグニン生合成関連遺伝子群の発現がほぼ完全に抑制されていると考えられる。
東京大学海洋研究所附属大槌臨海研究センター周辺海域に生育する海水性水棲維管束植物であるアマモ(Zostera marina L.)、タチアマモ(Zostera caulescens)およびスガモ(Phyllospadix iwatensis)を採取し、DNA、RNAおよび酵素の単離のため現地で直ちに凍結した。現在リグニン生合成関連酵素の抗体を用いてそれら酵素の分布を検討している。

研究成果

• [文献書誌] Fujimoto,A., Meshitsuka,G. and Iiyama,K.: "Covalent associations between lignin and cellulose as a major lignin and polysaccharide linkage"Proc. 10^<th> International Symposium on Wood & Pulping Chemistry 1999. 2. 48-51 (1999)
• [文献書誌] Iiyama,K.,Flavier,M.E.,Rodriguez,E.B.,Wititsuwannakul,R.and Lam,T.B.T.: "Present and future for management of biomass utilisation and environment in Southeast Asia"Proc.International Symposium "Can Biological Production Environment?", Tokyo, October, 1999. 109-1129 (1999)
• [文献書誌] 樋口暁浩、飯山賢治、新城健: "熱帯産イネ科植物細胞壁構造と消化性の関係"ルーメン研究会報. 10. 37-41 (1999)
• [文献書誌] Iiyama,K.: "Biomass Industrial Complex using wastes from tropical plantations"Targeting Zero Emissions for the Utilization of Renewable Resources. United Nations University, Tokyo. 20-29 (1999)
• [文献書誌] Higuchi,A., Shinjo,T., Meshitsuka,G. and Iiyama,K.: "Comprehensive evaluation of nutritional value of tropical and subtropical forage grasses"Proc. 10^<th> International Symposium on Wood & Pulping Chemistry, Yokohama, June 1999. 3. 480-483 (1999)
• [文献書誌] Lam,T.B.T.and Iiyama,K.: "Characteristics of Senescence straw Cell Walls of Dwarf,Semidwarf and Normal Strains of Rice(Oryza sativa)plants."J.Wood Sci.. 45(印刷中). (2000)
• [文献書誌] Keko Hori, K., Flavier, M.E., Kuga S., Lam,T.B.T. and Iiyama K.: "An excellent oil absorbent,Kapok(Ceiba pentandra(L.)Gaertn.)fiber:its fiber structure,chemical characteristics and application."J. Wood Sci.. 45(印刷中). (2000)
• [文献書誌] Lam,T.B.T., Kadoya,K. and Iiyama,K.: "Bonding of hydroxycinnamic acids to lignin-ferulic and p-coumaric acids bind at the benzyl oosition of lignin, not the β-position in grass cell walls"Phytochemistry. 53(印刷中). (2000)