| 研究概要 |
申請者は、大気中の二酸化窒素(NO_2)が、植物の生育やバイオマス量をシグナル的に増加させることを世界に先駆けて発見し、この効果をバイタリゼーションと命名した(Takahashi et al., New Phytol. 2005)。このバイタリゼーション効果は、各種作物にも認められ、顕著に効果を現す遺伝子が存在する。シロイヌナズナでは、C24>Columbiaである。この効果の高い遺伝子を特定してNO_2がどのような代謝系の遺伝子を変化させるか、また協調的に発現する遺伝子の解明などバイタリゼーション分子機構の理解を進めると、省資源で環境負荷もなく、しかも農業生産性を高めうる夢のような技術を開発する新しい研究領域が生み出される。
本年度は、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana C24)のマイクロアレイ解析でNO_2により発現が顕著に増加する18遺伝子について研究した。Arabidopsis thaliana Columbiaの各遺伝子破壊株(ストックセンターより入手)または野生株をNO_2含む空気(+NO_2)または含まない空気(-NO_2)下で栽培して、4週間後にバイオマス量(乾燥重量)を定量し、±NO_2でのバイオマス差を調査した。Columbia野生株では、-NO_2で栽培した植物に比べて+NO_2で栽培した植物のシュートバイオマスは1.6倍に増加した。これに対して、±NO_2でシュートバイオマスに差が観られない遺伝子破壊株(vital)が得られた。この遺伝子(Vital)は機能未知の遺伝子であった。この遺伝子を35SプロモータとNOSターミネータの制御下にある発現ベクターを構築して過剰発現体を作出した。その結果、通常空気下で栽培したところ、野生株に比べてシュートバイオマスが有意に増加した。Vitalはバイタリゼーションに関与する遺伝子の一つであると結論される。
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