NO_2ガスを吸収し、N_2ガスとして放出する「ガス変換植物」の創製とその利用

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10876075
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 五島 直樹 広島大学, 理学部, 助教授 (70215482)
• Keywords: NO_2 / N_2O / 硝酸イオン / 亜鉛酸イオン / 硝酸還元酵素 / 亜硝酸還元酵素 / タバコ / 脱窒

Research Abstract

播種後6週間、無菌的に生育させたアンチセンスNiR cDNA発現タバコ(clone271)を^<15>Nラベルした硝酸イオン、亜硝酸イオンまたはアンモニウムイオンを含んだB培地に移植し、2週間、^<15>Nラベルされた各窒素源を吸収させた後、その後2週間で放出された^<15>NラベルされたN_2OをPrecon-G C-MSを使用して分離・定量した。その結果、clone271からは硝酸イオンおよび亜硝酸イオン由来のN_2Oの放出が検出され、アンモニウムイオン由来のN_2Oは検出されなかった。この結果から、clone271に取り込まれた硝酸イオンは、亜硝酸イオンに代謝された後、N_2Oに変換されることが予想され、アンモニウムイオン及びその代謝産物からはN_2Oが発生しないことが明らかとなった。硝酸還元酵素(NR)の阻害剤であるタングステン酸を含む培地で生育させ、NR活性を低下させたclone271(未処理のNR活性の約20%に低下)に^<15>Nラベルした硝酸イオンを取り込ませた場合、^<15>NラベルされたN_2Oの発生量が未処理のclone271の約30%にまで低下する結果が得られていることからも、硝酸イオンはNRによって亜硝酸イオンに還元され、その後、N_2Oに変換されると考えられる。しかし、NRがN_2O発生を触媒している可能性もあるので、現在、NR活性を阻害したclone271に亜硝酸イオンを取り込ませ、^<15>NラベルされたN_2Oが発生するか解析中である。一方、野生株では、硝酸イオン由来のN_2Oは発生しなかったが、亜硝酸イオン由来のN_2Oは発生した。これは、野生株の細胞内亜硝酸イオン濃度が、clone271の約1/5であるためではないかと考えている。clone271を培地中の亜硝酸イオン濃度(0.5mM、1.0mM、2.0mM)を変えて生育させた場合、植物体から発生するN_2O量は、培地中の亜硝酸イオン濃度に依存していたことから、細胞内亜硝酸イオン濃度の上昇がN_2O発生を生じさせると考えており、より詳細な解析を行っている。

Research Products

• [Publications] Hiromichi Morikawa: "More than 600-fold variation in nitrogen dioxide ussimilation ability among 217 plant taxa." Plant, Cell & Environment. 21. 180-190 (1998)
• [Publications] Tatsuya Sawasaki: "Structure of transgene loci in transgenic Arabidopsis plants obtained by particle bombardment : Junction regions can bind to nuclear matrices." Gene. 218. 27-35 (1998)