太陽エネルギーで駆動されるガス/ガス変換脱窒素植物の分子育種へむけた分子進化・分子遺伝学的研究

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1.バイオインフォーマティックス解析:ゲノム配列の決定されたシロイヌナズナ、イネ等のデータを用いて、植物ゲノムにバクテリア脱窒遺伝子(NOR,N_2ORなど)のホモログがあるかどうかについて、調査した。その結果、Fusarium oxysporumおよびCylidrocarpon tonkinense cytochromeのカビ由来のP-450型NO還元酵素(P-450nor)遺伝子は、分子進化学的には、シロイヌナズナおよびイネのチトクロームCオキシダーゼ(COX6B)と近縁関係にあることが分かった。P-450norは、真核生物のP-450タンパク質とは明確に異なり、モノオキシゲナーゼ活性はもたない。P-450norはNOを化学量論的にN_2Oに変換する酵素である。我々の研究室ではシロイヌナズナ、イネが硝酸または亜硝酸からN_2Oを生成することを発見しており、この研究結果との関連で興味深い。2.トランスジェニック脱窒植物の育成:脱窒植物とは本質的には硝酸または二酸化窒素などの窒素を窒素ガスに変換する植物であるが、シロイヌナズナやタバコのN_2O生成量はカビや脱窒菌の能力に比べるとはるかに劣る。そこで、脱窒植物の育成には、植物のN_2O生成能の飛躍的向上が最も重要であると考えたている。故に、本プロジェクトでは、カビ由来のP-450nor遺伝子として、上述のC.tonkinense由来(Cnor)およびF.oxysporum由来(Fnor)を祥雲弘文教授(東京大学)から供与を受けた。また、シロイヌナズナチトクロームC・オキシダーゼ(AtCOX)サブユニット(At1g22450)は、Arabidopsis Biological Resource Center(SSP/PGEC-Theologis)より入手した。これら遺伝子を高発現させたトランスジェニック植物の育成を目指して、発現ベクターを構築した。アグロバクテリュウムおよびパーティクルガンによる遺伝子導入の準備を進めている。対象細胞、植物はそれぞれタバコBY-2細胞およびシロイヌナズナである。