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重金属汚染土壌の修復を目的とした有用植物資源の活用に関する研究(平成 21年度)
Application of plant resource for remediation of heavy metal contaminated soil

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
0811CD002
開始/終了年度
2008~2011年
キーワード(日本語)
セレン,ファイトレメディエーション,ハイパーアキュミレーター
キーワード(英語)
Selenium, Phytoremediation, Hyperaccumulator

研究概要

本申請における研究ではセレン耐性・高蓄積性の性質を付与した遺伝子組換え植物の開発を最終的な目的とする。具体的な内容は北米に自生しセレン耐性・高蓄積性を示すStanleya pinnataというアブラナ科の植物におけるセレン耐性・高蓄積性に関与する遺伝子の特定を行い、その成果を用いてセレン汚染土壌の修復が可能な遺伝子組換えカラシナを育成する。

研究の性格

  • 主たるもの:技術開発・評価
  • 従たるもの:応用科学研究

全体計画

本研究における最終的な目的としてはセレン耐性・高蓄積性を示し、北米に自生するStanleya pinnata(スタンレア・ピナータ)におけるセレン耐性・高蓄積性に関与する遺伝子の同定を行い、その成果を用いて土壌中・表層水中の汚染物質であるセレンを高効率で除去できる環境修復植物の開発を行う。
 この目標を達成するために、(1) セレン耐性・高蓄積性スタンレア・ピナータとの比較対象となる植物の確立、(2) スタンレア・ピナータにおけるセレン耐性・高蓄積性の獲得に必要な因子の分子レベルでの特定、(3) スタンレア・ピナータにおけるセレン耐性・高蓄積性の獲得に必要な因子の生理レベルでの特定、(4) セレン耐性・高蓄積性の獲得に必要な因子(遺伝子)の他の植物への適用、を行う予定である。

今年度の研究概要

前年度の研究により、米国のコロラド州に自生するスタンレア・ピナータは土壌中のセレン濃度が4 ppmの時に、その体内に2,500ppm(濃縮率625倍)のセレンを蓄積することが明らかになった。また、近縁野生種であるスタンレア・アルベセンスではそのような蓄積は見られなかった。
 そこで本年度はスタンレア・ピナータにおけるセレン耐性・高蓄積性の獲得に必要な因子の分子レベルでの特定を行う。具体的にはモデル植物であるシロイヌナズナの硫黄代謝・トランスポートに関与する遺伝子、植物の防御応答に関与する遺伝子及び植物ホルモンの合成に関与する遺伝子のcDNAを網羅的に載せたカスタムメイドマクロアレイを作製する。それを用いて用いて、スタンレア・ピナータ及びStanleya albescensから単離したmRNAを用いて、遺伝子発現レベルでこれらの植物間におけるセレン誘導性遺伝子の発現パターンに違いがあるのかどうかについて特定する。本手法で発現様式に違いのあった遺伝子についてはリアルタイムPCR又は定量的RT-PCR等で発現の量的な違いについて検証を行う予定である。こうして同定された遺伝子について、その発現誘導に関与する因子を文献などで調べ上げ、次年度に予定している生理レベルでの解析につなげていく。
 スタンレア・ピナータとシロイヌナズナの相同遺伝子との間で平均80%の相同性があることが確認できているためこのDNAアレイのスタンレア・ピナータへの適用は問題ないと考えられる。しかし、このDNAアレイが機能しない場合は、コロラド州立大学のPilon-Smits助教授らによって研究されている、スタンレア・ピナータの硫黄代謝・トランスポートに関与する遺伝子等の供与を受け、スタンレア・ピナータのcDNAを載せたDNAアレイの作製を行い、同様な実験を行う予定である。

関連する研究課題
  • 0 : その他の研究活動
  • 0 : 循環型社会・廃棄物研究センターにおける研究活動

課題代表者

玉置 雅紀

  • 福島支部
    環境影響評価研究室
  • 主席研究員
  • 博士(農学)
  • 生物学,農学,生物工学
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