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2012 年度 実績報告書

ウリ科植物導管液成分、根滲出物を用いた残留性有機汚染物質の検出・浄化植物の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23241028
研究機関神戸大学

研究代表者

乾 秀之  神戸大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (90314509)

研究分担者 殷 熙洙  独立行政法人農業環境技術研究所, その他部局等, 研究員 (60343828)
鶴田 宏樹  神戸大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (20346282)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワード有害化学物質 / 植物 / バイオテクノロジー / 環境技術
研究概要

1.ウリ科植物由来のPOPs吸収に関わる根滲出物の探索・同定
b. 根滲出物生合成・分泌関連遺伝子の単離・・・次世代シークエンス技術を用いてウリ科植物の根に発現する遺伝子を調べたところ、有機酸の合成に関わるいくつかの遺伝子の発現が品種間で異なっていることが判明した。
2.ウリ科植物由来のPOPs体内移行に関わる導管液成分の探索・同定
b. 導管液成分生合成・分泌関連遺伝子の単離・・・脂溶性物質への結合活性が認められた導管液タンパク質Major latex-like protein(MLP)の遺伝子について品種間の発現パターンを調べたところ、ダイオキシン類の高蓄積性能に相関して増加するMLPと減少するMLPが見つかった。
c. 同定した導管液成分のPOPs吸収に与える影響評価・・・MLPを導入した形質転換植物における脂溶性物質の蓄積性能を評価するために、MLP導入形質転換植物を作出した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

1.ウリ科植物由来のPOPs吸収に関わる根滲出物の探索・同定
ダイオキシン類の蓄積性能が異なるウリ科植物品種間で発現の異なる遺伝子を複数同定することができた。
2.ウリ科植物由来のPOPs体内移行に関わる導管液成分の探索・同定
数十年来原因が分からなかったウリ科作物が脂溶性汚染物質によって汚染されやすいという現象について、我々が同定したウリ科植物に存在している脂溶性物質結合タンパク質の存在を証明することによりその原因を解明することができた。

今後の研究の推進方策

2.ウリ科植物由来のPOPs体内移行に関わる導管液成分の探索・同定
d. ウリ科植物の導管液に含まれる成分の機能解析・・・導管液に存在するタンパク質の遺伝子を取得し、大腸菌においてそのタンパク質を大量発現させる。これを結晶化し、3次元構造を解析する。POPsとのドッキングモデルの作製により、POPsのウリ科植物における蓄積との関連を調べる。
3.根滲出物、導管液成分を利用した高感度ファイトモニタリング、高性能ファイトレメディエーションシステムの開発
a. 根滲出物、導管液成分によるファイトモニタリングの高感度化・・・組換え型AhRを介したダイオキシン類汚染ファイトモニタリング系を導入した組換えタバコ並びにシロイヌナズナをダイオキシン汚染土壌で栽培し、同定した根滲出物や導管液成分を添加する。レポーターであるGUS活性を指標として、土壌中のダイオキシンを高感度で、しかも安定的にモニタリングできるか調べる。特に、GUS活性の増加が汚染土壌中のダイオキシン濃度に依存するか、添加成分の量に依存するか調べる。
b. 根滲出物、導管液成分によるファイトレメディエーションの高性能化・・・POPs高吸収ウリ科植物をダイオキシン汚染土壌において栽培し、その際同定した根滲出物や導管液成分を添加する。植物中のダイオキシン濃度を定量し、これら成分の添加効果を評価する。
c. 根滲出物、導管液成分生合成・分泌遺伝子導入組換え植物によるファイトモニタリング及びファイトレメディエーションシステムの確立・・・単離した根滲出物、導管液成分生合成・分泌関連遺伝子をAhR系導入組換えタバコに形質転換する。これら組換え植物をダイオキシン汚染土壌で栽培することにより、ファイトモニタリング性能並びにファイトレメディエーション性能を評価する。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A major latex-like protein is a key factor in crop contamination by persistent organic pollutants2013

    • 著者名/発表者名
      Inui, H., Sawada, M., Goto, J., Yamazaki, K., Kodama, N., Tsuruta, H., Eun, H
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 161(4) ページ: 2128-2135

    • DOI

      10.1104/pp.112.213645

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective uptake of polychlorinated biphenyls by Cucurbita pepo2012

    • 著者名/発表者名
      Inui, H., Yamazaki, K., Matsuo, S., Yoshihara, R. and Eun, H
    • 雑誌名

      Organohalogen Compounds

      巻: 74 ページ: 1213-1216

    • URL

      http://www.dioxin20xx.org/pdfs/2012/1311.pdf

  • [雑誌論文] Assays of PCB congeners and organochlorine insecticides with the transgenic Arabidopsis and tobacco plants carrying recombinant guinea pig AhR and GUS reporter genes2012

    • 著者名/発表者名
      Gion, K., Inui, H., Sasaki, H., Utani, Y., Kodama, S. and Ohkawa, H
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Science and Health, Part B : Pesticides, Food Contaminants, and Agricultural Wastes

      巻: 47(7) ページ: 599-607

    • DOI

      10.1080/03601234.2012.668453

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Assays of dioxins and dioxin-like compounds in actually contaminated soils using transgenic tobacco plants carrying a recombinant mouse aryl hydrocarbon receptor-mediated β-glucuronidase reporter gene expression system2012

    • 著者名/発表者名
      Inui, H.
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Science and Health, Part B: Pesticides, Food Contaminants, and Agricultural Wastes

      巻: 47(1) ページ: 59-65

    • DOI

      10.1080/03601234.2012.611018

    • 査読あり
  • [学会発表] In planta観察法を用いた根における親水性及び疎水性化合物の取り込み経路の解明2013

    • 著者名/発表者名
      乾秀之
    • 学会等名
      日本農薬学会第38回大会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      20130316-20130316
  • [学会発表] Hydrophilic and hydrophobic pathways for the uptake of compounds in lateral roots based on in planta observation2013

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Yamazaki, Hiroki Tsuruta, Hideyuki Inui
    • 学会等名
      International Workshop on Plant Membrane Biology XVI
    • 発表場所
      Kurashiki
    • 年月日
      2013-03-28
  • [学会発表] ポリ塩化ビフェニル代謝能に影響を及ぼすラットおよびヒトCYP1A1の基質結合部位を構成するアミノ酸の同定2012

    • 著者名/発表者名
      乾秀之
    • 学会等名
      第85回日本生化学会大会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      20121215-20121215
  • [学会発表] Structural basis of species differences between rat and human CYP1A1s in metabolism of polychlorinated biphenyls2012

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Inui
    • 学会等名
      チトクロムP450発見50周年記念シンポジウム
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      20121203-20121203
  • [学会発表] ウリ科植物に学ぶ脂溶性汚染物質の環境浄化メカニズム2012

    • 著者名/発表者名
      乾秀之
    • 学会等名
      創造例会2012
    • 発表場所
      姫路
    • 年月日
      20121115-20121115
    • 招待講演
  • [学会発表] ウリ科植物に学ぶ脂溶性汚染物質の環境浄化メカニズム2012

    • 著者名/発表者名
      乾秀之
    • 学会等名
      第10回積水化学自然に学ぶものづくりフォーラム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20121015-20121015
  • [学会発表] 残留性有機汚染物質によるウリ科植物の汚染を引き起こす遺伝子の同定2012

    • 著者名/発表者名
      乾秀之
    • 学会等名
      第21回環境化学討論会
    • 発表場所
      松山
    • 年月日
      20120713-20120713
  • [学会発表] Crucial factors in species differences on metabolism of polychlorinated biphenyls by rat and human CYP1A1s2012

    • 著者名/発表者名
      Miku Yabu, Kiyoshi Yamazaki, Motoharu Suzuki, Yuki Haga, Toshimasa Ito, Keiko Yamamoto, Masahiro Tsurukawa, Chisato Matsumura, Takeshi Nakano, Toshiyuki Sakaki, and Hideyuki Inui
    • 学会等名
      SETAC Asia/Pacific 2012
    • 発表場所
      Kumamoto
    • 年月日
      2012-09-26
  • [学会発表] High accumulation and congener specific uptake of dioxins and dioxin-like compounds in Cucurbita pepo2012

    • 著者名/発表者名
      Ryouhei Yoshihara, Kiyoshi Yamazaki, Heesoo Eun, Hideyuki Inui
    • 学会等名
      SETAC Asia/Pacific 2012
    • 発表場所
      Kumamoto
    • 年月日
      2012-09-24
  • [学会発表] Selective uptake of polychlorinated biphenyls by Cucurbita pepo2012

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Inui, Kiyoshi Yamazaki, Shinryo, Matsuo, Ryouhei Yoshihara, Heesoo Eun
    • 学会等名
      32nd International Symposium on Halogenated Persistent Organic Pollutants
    • 発表場所
      Cairns, Australia
    • 年月日
      2012-08-30
  • [図書] 形質転換プロトコル【植物編】2012

    • 著者名/発表者名
      乾秀之
    • 総ページ数
      412
    • 出版者
      (株)化学同人
  • [備考] 神戸大学 遺伝子実験センター 環境遺伝子機能解析研究分野 乾グループ

    • URL

      http://www.research.kobe-u.ac.jp/rceg/doc./inui/index.html

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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