フェニルアラニンアンモニアリアーゼ遺伝子の導入による栄養ストレス耐性植物の育成

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本研究者はこれまでのこの研究のモデル植物としてタバコ(Nicotiana plumbaginifolia)とトウガラシ(Capsicum frutescens)をとりあげ、これらの植物に対してProfessor K.Hahlbrockから分譲をうけたパセリ由来のフェニルアラニンアンモニアリアーゼ(PAL)のcDNAをAgrobacterium tumefaciensとA.rhizogenesを用いて導入し、フェニルロリパノイド生合成系の強化された植物細胞の育成を試みてきた。その結果、リグニン化したトウガラシの毛状根、あるいは固いカルスが得られてきたが、これらトウガラシまたはタバコの培養細胞、毛状根、植物体等を用いて栄養ストレスに対する影響を検討する目的でPAL遺伝子を導入した形質転換体のリグニンに至るフェニルプロパノイド代謝系の代謝産物の生成量を調べた。その結果、トウガラシではフェニルプロパノイド代謝の中間体の顕著な蓄積は見られなかったが、リグニン化した毛状根は、PAL遺伝子を導入したときのみに見られたため、PAL遺伝子の発現とリグニンの蓄積が示唆された。またタバコでも代謝中間体の顕著な蓄積は見られなかったものの、リグニンの含量は若干増加していた。このタバコのカルスの場合、野性株はホウ素欠乏培地では生育は悪く枯死したが、形質転換株は細胞株によって性質に大きな差があったもののその一部はホウ素欠乏培地でも生育を続けた。形質転換体の細胞について、GUS遺伝子の導入実験でGUS活性を検討するために組織化学的な観察を行ったところ、トウガラス毛状根では根の先端より少し手前で、またタバコカルスでは随所でよく発現していることが染色で確認され、PAL遺伝子も同様の発現をしていると考えられた。これらの結果からリグニン等の強化された栄養ストレス耐性細胞がこの方法で選抜できることが示唆された。