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2006 年度 実績報告書

植物の重金属ストレスに対する応答システム、特に無害化機構の分子生理学的解析

研究課題

研究課題/領域番号 18580064
研究種目

基盤研究(C)

研究機関日本大学

研究代表者

長谷川 功  日本大学, 生物資源科学部, 教授 (40218441)

キーワードシロイヌナズナ / カドミウム / 酵素遺伝子 / 定量PCR / システイン / グルタチオン / フィトケラチン / CSase
研究概要

重金属汚染土壌の浄化に用いる植物は、重金属耐性で高集積能が不可欠であり、その分子育種や利用技術開発には、生態学的特性や耐性機構の生理学的解析など基礎的な研究が重要である。本研究では、-SH基を含有する各種重金属リガンドの植物体内における機能と役割を総合的に解析するため、-SH基合成の基点となる硫黄代謝系および重金属リガンドの生合成系と重金属の無害化機能の関係について、生理学的および分子生物学的な手法で解析した。
実験にはシロイヌナズナを用い、カドミウム(Cd)処理に伴う硫黄代謝系および各重金属リガンドの生合成系に関与する酵素遺伝子13個の発現量とリガンド生成量について検討したところ、生育阻害が現れるCd処理濃度で最も高発現している遺伝子は、フィトケラチン(PCs)合成酵素遺伝子(PCS1)であったが、リガンドの主要構成成分であるシステイン(Cys)の合成酵素遺伝子(OAS)の発現は、Cd処理直後の微増以外は殆ど変化しなかった。このことは、PCS1が高発現しても同時にCys含量が増加しないとPCs含量が増えないためCdを無害化できないことを示唆していると考え、Cys合成酵素合成遺伝子CS3Fを導入してCys合成能を強化したシロイヌナズナの形質転換体を作成して同様の検討を行ったところ、PCS1遺伝子の高発現と同時にPCs含量が増加し、Cdによる生育抑制が顕著に軽減された。以上の結果から、植物、特にシロイヌナズナのCd無害化機構にはPCsが大きな役割を果たしており、その生合成系はCysによって制御されるという新知見が証明できた。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Curtobacterium ammoniigenes sp. Nov., an ammonia-producing bacterium isolated from plants inhabiting acidic swamps in actual acid sulfate soil areas of Viet Nam,2007

    • 著者名/発表者名
      T.Aizawa, N.B.Ve, K.Kimoto, N.Iwabuchi, H.Sumida, I.Hasegawa, S.Sasaki, T.Tamura, T.Kudo, K.Suzuki, M.Nakajima, S.Sunairi
    • 雑誌名

      International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (inpress)

  • [雑誌論文] Functional analysis of thiol compounds involved in sulfur metabolism during cadmium-ion stress in Arabidopsis thaliana.2006

    • 著者名/発表者名
      Atsuko Hiruta, Mio Watanabe, Mai Niikura, Sayuri Kurasako, Hiroyuki Kashima, Fumie Shinmachi, Akira Noguchi, Isao Hasegawa
    • 雑誌名

      Proceedings of 18^<th> World Congress of Soil Science

      ページ: 221

  • [雑誌論文] Functional analysis of adaptation of plants to strongly acidic soil.2006

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kashima, Hitomi Mase, Fumie Shinmachi, Akira Noguchi, Satohiko Sasaki, Isao Hasegawa
    • 雑誌名

      Proceedings of 18^<th> World Congress of Soil Science

      ページ: 220

  • [図書] 砂糖の科学2006

    • 著者名/発表者名
      長谷川功 他
    • 総ページ数
      232
    • 出版者
      朝倉書店
  • [図書] 肥料の事典2006

    • 著者名/発表者名
      長谷川功 他編著
    • 総ページ数
      387
    • 出版者
      朝倉書店

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公開日: 2008-05-08   更新日: 2016-04-21  

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