重金属汚染土壌の修復を目的とした高等植物の硫黄代謝系有用遺伝子資源の開発

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本研究では、重金属耐性遺伝子の単離と機能解析を目的として研究を実施した。重金属汚染土壌の環境回復の実現に対する貢献が強く期待されている植物特有の有用遺伝子の単離を試み、機能解析を行った。特に、硫酸イオントランスポーターによる吸収が認められているセレンやクロム毒耐性に着目して、代謝およびトランスポーターを介した、新規の重金属耐性メカニズムの解析を行った。有用遺伝子の単離は、モデル植物であるシロイヌナズナの発現ライブラリーを、酵母で発現される系を用いて実施した。植物由来のcDNAライブラリーを形質転換した組み換え体の酵母について、硫酸イオンのアナログであるセレン酸(SeO_4^<2->)やクロム酸(CrO_4^<2->)を含む培地上で、スクリーニングを行った。選抜された遺伝子については、配列を確認後、新たに完全長cDNAを有するプラスミドを作成して、再度形質転換を行うことにより、形質の確認を行った。その結果、膜タンパク局在が予想される遺伝子が選抜された。本遺伝子が属するファミリーは現在まで、機能が明らかにされていない。ファミリーに属する複数の遺伝子について、発現様式の解析を行ったところ、目的の遺伝子のみが硫黄欠乏により発現が誘導され、根及び地上部のいずれの組織においても発現が認められた。また、プロモーターとレポーター遺伝子の融合タンパクを用いた解析より、本遺伝子は根、葉のいずれの組織においても表皮細胞で強く発現されることが示された。酵母では、高親和性の硫酸イオントランスポーターとの共発現により、硫酸イオンの吸収が抑制されていることが示されたことから、吸収活性の制御あるいは硫酸イオンの排出に関わる遺伝子である可能性が示された。