塩生植物アッケシソウのバイオ燃料生産能の向上と塩類土壌修復能の評価

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K12380
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 岡 真理子 鳥取大学, 農学部, 准教授 (20324999)
• 研究分担者: 宮本 健助 大阪府立大学, 高等教育推進機構, 教授 (10209942) ; 山口 武視 鳥取大学, 農学部, 教授 (30182447)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: アッケシソウ / 脂肪酸生合成 / 栽培

研究実績の概要

アッケシソウの栽培に適した条件を検討するために、自生地の生育条件を調査するとともにアッケシソウを栽培し観察した。自生地において調査したところ、m2当たりの個体数と新鮮重には高い負の相関関係が認められた。栽培方法を検討するために、播種して生育を調査したところ、地表面へ播種した場合は、発芽しても根が土中に伸長しなかったが、覆土をして播種すると、出芽率は低下するが、根が土中に伸長し直立した。これより、播種時には十分に光照射した種子を用い、播種後覆土をすること、個体数よりも１個体のサイズを大きくする方が面積当たりの収量が確保できることが明らかとなった。また、アッケシソウの生育への植物ホルモンの影響を調べるために、オーキシン、サイトカイニン、ジベレリン、エチレン、アブシジン酸、ジャスモン酸をそれぞれ10-6 M、10-5 Mの濃度で与えて育てたところ、コントロール区においては緑色のまま生育したのに対して、植物ホルモンを与えた区においてはいずれも紅葉した。
一方、脂肪酸生合成の調節を調べるために、脂肪酸生合成に関わる酵素遺伝子の単離を試みた。アッケシソウのcDNAを用いて、飽和脂肪酸から不飽和脂肪酸への変換あるいは不飽和脂肪酸の二重結合の増加に関わる酵素であるStearoyl-[acyl-carrier-protein] 9-desaturase、Delta(12)-fatty-acid desaturase、Delta(15)-fatty-acid desaturase（小胞体型、葉緑体型）、Phosphatidylcholine:diacylglycerol cholinephosphotransferase、Palmitoyl-monogalactosyldiacylglycerol Δ7-desaturaseの各遺伝子を縮合PCRにより増幅し、部分配列を決定することができた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

アッケシソウは１年性草本であるため、１年間のうちに何度も栽培して栽培条件や方法を検討することは難しいが、栽培に適した方法、すなわち、栽培密度を低くし、覆土をするという方法で、アッケシソウを人工的に栽培することが可能となった。また、アッケシソウは光発芽種子であることから、光を十分に照射した後、覆土して播種することが好ましいことも明らかとなった。今回処理した植物ホルモンの濃度はアッケシソウの生育にとっては高過ぎる可能性が示唆されたことから、今後の実験においては処理濃度をより低い濃度に調整し、濃度条件を幅広く振って、調査する必要があることがわかった。
脂肪酸の生合成に関わる6種類の酵素遺伝子の部分配列を決定することができ、部分配列が決定できた遺伝子については、異なる塩濃度条件下で栽培したアッケシソウにおいて、遺伝子発現を調べることができつつある。
これらのことから、おおむね計画通り研究が進んでいるものと考えられる。

今後の研究の推進方策

引き続き、アッケシソウの収量が増加する栽培条件・方法を検討するとともに、アッケシソウの成長に関わる植物ホルモンを明らかにする。栽培条件・方法としては、光照射条件（時間、照度、時期）、栽培密度および覆土条件の検討を行う。また、植物ホルモンの処理は、10-6 Mより低い濃度でも行い、成長を促進させる植物ホルモンの種類、濃度を決定する。また、異なる栽培条件下あるいは異なる植物ホルモンを処理して育てたアッケシソウが吸収したNaClの量を測定し、それぞれの条件で吸収できる塩の量について検討する。
脂肪酸生合成の調節機構を明らかにするために、アッケシソウの脂肪酸生合成に関わる他の遺伝子を単離するとともに、塩によるそれらの遺伝子発現の調節を調べる。さらに、異なる塩濃度で生育させたアッケシソウの脂肪酸含量を調べ、アッケシソウの脂肪酸生合成の調節について総合的に考察する。

次年度使用額が生じた理由

3月開催予定であった学会が新型コロナウイルス感染拡大防止のため中止になったことから、旅費が不要となり差額が生じた。残額は少額であり、これについては令和２年度の研究に使用する。