ニトロゲナーゼを葉緑体へ導入することによる窒素固定植物の作出

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本年度は、前年度クローニングされたSynechococcus Miami BG 043511株における nifH、 nifD、 nifKの3つのニトロゲナーゼ構造遺伝子部分をさらに両側へと延長し、上流にnifUが、下流にnifEが存在していることが見いだされた。また、明暗周期条件により細胞周期を同調させて、その各時期の細胞からRNAを抽出し、nifH、 nifD、 nifKの3種のプローブを用いてノーザン・イブリダイゼーションを行ったところ、暗期に入った直後に極めて短時間に一時的にこれらの遺伝子が発現することが分かった。このことから、この株においては、失活する速度よりもニトロゲナーゼ蛋白質自身の合成速度の方が速いためではなくて、一度合成されたニトロゲナーゼ蛋白質を酸素から保護する機構が存在するために、窒素固定系が酸素に極めて耐性なのではないか、ということが示唆された。また、nifHDKオペロンから数種の転写産物が作られていることが示されたことから、3つの遺伝子産物の量比を制御している何らかのメカニズムが存在している可能性が考えられた。さらに、Miami BG 043511 株からコスミド・ライブラリーを作製し、上記のプローブを用いてスクリーニングを行った。現在、得られた株の性質を調べているが、さらに、窒素固定遺伝子群を含むコスミドを窒素固定を行わない単細胞藍藻株へと導入し、窒素固定性を持つようになるかどうかを今後明らかにしていく予定である。