薬用植物への有用遺伝子導入に関する研究

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植物の二次代謝に関わる植物由来の酵素遺伝子でhyoscyamineを重要な医薬品であるscopolamineに変換するH6H遺伝子及び微生物由来の酵素遺伝子で植物中に広く分布するferulic acidをvanillinに変換するHCHL遺伝子を各々の基質が存在する複数の薬用植物に導入した。外来遺伝子の発現に伴うアルカロイドやフェノール性化合物の生産に及ぼす影響を調査し、以下の点を明らかにした。1.外来H6H遺伝子ポジテイブのヅボイシア(Duboisia leichhardtii)19セルラインとヒヨス(Hyoscyamus albus)の8セルラインについて、ネガテイブなもの、形質転換していないものとの比較で解析を進めた。ヅボイシアに関してはネガテイブなものと比較して、ポジテイブなセルライン中に非常に高いscopolamine生産を示すものとco-suppressionと思われる極めて低いものとが得られた。高生産株についてはこれまで報告されている中で最高であり、バイオリアクターへの応用が期待される。これらの成果は6月フロリダの第10回国際植物組織培養・バイオテクノロジー学会で発表した。ヒヨスについては形質転換体全般に高いhyoscyamine生産量を示し、その中のH6Hの発現が高かった4セルラインにかなりのscopolamineの蓄積がみられた。エリシター処理した一部のセルラインには未知のアルカロイドの生産が確認され、導入遺伝子に伴った新たな代謝系の構築が見られた。未知物質については検討中である。2.HCHL遺伝子ポジテイブの木本のヅボイシア(D. leichhardtii)19セルラインと一年生草本のビート(Beta vulgaris)11セルラインを主として解析した。HCHL遺伝子は通常では遺伝子の発現が見られないこと、発現は種や生育ステージ、ストレスに依存することが判明した。遺伝子が発現すると植物組織がネクローシスをおこし始めること、ビートでは新たに4-hydroxybenzoic acidのglucose esterや配糖体、他にvanillic acidの配糖体とvanillyl alcoholのglucose esterの生産が見られた。Vanillinそれ自体は検出できなかった。3.形質転換そのものや選抜が困難であったトウガラシ(Capcicum annuum)やハマボウフウ(Glehnialittoralis)についてはその原因の一つがAgrobacteriumの除菌に用いる抗生物質の影響によることを見出し、ペニシリン系の各種抗生物質を用いて構造と根の生長に及ぼす活性相を明らかにした。また、ハマボウフウについてはTL遺伝子が挿入されているものの、発現していないことが判明したので、この機構について今後も検討する予定である。