きのこゲノム情報を利用した易分解性バイオマスの作出

本研究では、担子菌分解機構に関わる酵素群を植物改変のための遺伝子材料として利用することで、易分解性バイオマス生産植物の作出を目指す。植物細胞壁の分解性において重要なファクターになるキシランの構造を変化させるために、木粉培地で担子菌が多く生産したキシラン分解酵素を選択した。昨年度までに組換えポプラの細胞壁解析について終了していたため、本年度では得られた組換えポプラの細胞壁形成に与える影響について二次壁形成に関わる遺伝子の転写産物量の変化を測定することにより詳細な分子メカニズムを明らかにする予定であった。そこで、3種の変異株についてマイクロアレイ解析を行った。GH10の変異株においては２倍以上増加した遺伝子群についてGO解析をしたところ、細胞壁形成関連遺伝子群に変化がみられた。そこで、細胞壁形成関連遺伝子を抽出し、詳細な遺伝子発現変化を解析した。その結果、野生株と比較してリグニン合成に関わるいくつかのLaccase遺伝子の発現量が増加しており、これらが変異体の細胞壁形成の変化に関わっている可能性が考えられた。これら研究を通し、菌類由来のキシラン分解酵素を導入したポプラでは、単純にキシランが分解されたポプラが出来上がるのではなく、そのような変化をポプラは感知し細胞壁形成を分子レベルで変化させることを明らかにした。本研究の本来の目的である易分解性ポプラの作出には成功しなかったが、細胞壁構造を遺伝子工学的手法を用いて変化させる上で重要な知見が得られたと考えている。

本研究では、担子菌分解機構に関わる酵素群を植物改変のための遺伝子材料として利用することで、易分解性バイオマス生産植物の作出を目指す。植物細胞壁の分解性において重要なファクターになるキシランの構造を変化させるために、木粉培地で担子菌が多く生産したキシラン分解酵素を選択した。昨年度までに組換えポプラの細胞壁解析について終了していたため、本年度では得られた組換えポプラの細胞壁形成に与える影響について二次壁形成に関わる遺伝子の転写産物量の変化を測定することにより詳細な分子メカニズムを明らかにする予定であった。そこで、3種の変異株についてマイクロアレイ解析を行った。GH10の変異株においては２倍以上増加した遺伝子群についてGO解析をしたところ、細胞壁形成関連遺伝子群に変化がみられた。そこで、細胞壁形成関連遺伝子を抽出し、詳細な遺伝子発現変化を解析した。その結果、野生株と比較してリグニン合成に関わるいくつかのLaccase遺伝子の発現量が増加しており、これらが変異体の細胞壁形成の変化に関わっている可能性が考えられた。これら研究を通し、菌類由来のキシラン分解酵素を導入したポプラでは、単純にキシランが分解されたポプラが出来上がるのではなく、そのような変化をポプラは感知し細胞壁形成を分子レベルで変化させることを明らかにした。本研究の本来の目的である易分解性ポプラの作出には成功しなかったが、細胞壁構造を遺伝子工学的手法を用いて変化させる上で重要な知見が得られたと考えている。