共生工学の基盤技術開発によるファイトレメディエーションへの応用

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15208032
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 室岡 義勝 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (60029882)
• 研究分担者: 林 誠 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30291933) ; 小野 比佐好 大阪大学, 遺伝情報実験センター, 助手 (40224274) ; 山下 光雄 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40220347)
• キーワード: 共生工学 / マメ科植物 / 根粒菌 / メタロチオネイン / ファイトケラチン / 重金属 / ファイトレメディエーション

研究概要

マメ科植物と根粒菌との共生系をモデルとして、生物的窒素固定能に加えて有用機能を付与し発現する共生工学基盤技術を構築する目的で下記の研究を行った。
1.共生工学基盤技術の開発:共生分子遺伝機構を解明するため、マメ科モデル植物のミヤコグサを用いて共生状態と非共生状態における遺伝子発現の違いをマクロアレー技術を用いて測定した。
2.メタロチオネイン4量体遺伝子およびファイトケラチン合成酵素遺伝子の根粒バクテロイド内での発現:以前作成したメタロチオネイン4量体遺伝子とアラビドプシスより分離したファイトケラチン合成遺伝子をベクターにつないでレンゲソウ根粒菌Mesorhizobium fuakuii subsp. rengeiに導入し、この組換え根粒菌をレンゲソウ種子に感染させ根粒を形成させた。インサイチュハイブリダイゼーションにより根粒バクテロイド内で両遺伝子が発現していることが観察された。
3.緑肥植物、レンゲソウヘの組換え根粒菌の感染とその根粒形成:組換え根粒内へのCd^<2+>イオンの取り込み実験を行なった。その結果、根粒菌では10〜20倍Cdの取り込み量が増加したが、根粒内へのCdの取り込みはMT単独より1.5倍の増加にとどまった。
4.重金属取り込み系の改良:上記の結果はCdに根粒内への取り込みがネックになっていると考えられた。そこで金属取り込みに関与する遺伝子を大腸菌よりクローニングし、この遺伝子を根粒菌に導入する試験を行なっている。

研究成果

• [文献書誌] R.Sriprang: "Enhanced accumulation of Cd^<2+> by a Mesorhizobium sp. transformed with a gene from Arabidopsis thaliana coding for phytochelatin synthase"Applied and Environmental Microbiology. 69(3). 1791-1796 (2003)
• [文献書誌] M.Tansengco: "Crinkle, a novel symbiotic mutant that affects the infection thread growth and alters the root hair, trichome, and seed development in Lotus japonicus"Plant Physiology. 131. 1054-1063 (2003)
• [文献書誌] 室岡義勝: "共生工学による環境修復"日本農芸化学会誌. 77(2). 146-149 (2003)
• [文献書誌] Uchiumi T: "Expression islands clustered on island of Mesorhizobium loti genome"Journal of Bacteriology. (in press). (2004)
• [文献書誌] 室岡義勝: "高機能プロバイオティクスとしての乳酸菌L137株"日本乳酸菌学会誌. 14(2)(in Press). (2004)
• [文献書誌] P.Kiatpapan(共著): "ACS Symposium Series 862 Fermentation Biotechnology"American Chemical Society, Washington,DC (ed.B.C.Saha). 221-232 (2003)
• [文献書誌] 平山令明(翻訳・共訳): "タンパク質ハンドブック"丸善(株). 540 (2003)