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 23年度）
Application of plant resource for remediation of heavy metal contaminated soil

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

前年度までの研究により、スタンレア・ピナータではスタンレア・アルベセンスに比べてセレン投与の有無にかかわらずジャスモン酸・エチレンなどの植物ホルモンが構成的に高いレベルを示していた。この結果から、これらの植物ホルモンがスタンレア・ピナータにおけるセレン耐性・高蓄積性に関与していることが示唆された。
　以上の結果を受けて今年度はジャスモン酸やエチレンなどがセレン耐性・高蓄積性に関与しているのかについての実証実験を行う。具体的にはノンアキュミレーター植物であるスタンレア・アルベセンスに濃度勾配を与えてジャスモン酸メチルまたはエチレンの前駆体である1‐aminocyclopropane‐1‐carboxylic acidをセレンと共に投与して栽培する。こうして栽培したスタンレア・アルベセンスのセレン耐性及びセレン蓄積性を調べる。また、ハイパーアキュミレーター植物であるStanleya pinnataに植物ホルモン合成阻害剤（例えばエチレン合成の阻害剤であるaminoethoxyvinyl glycine）を投与してセレン耐性・高蓄積性に影響があるかについても検証を行う。更にこれらの植物ホルモンを直接投与した場合にセレンの植物への吸収・代謝経路と考えられている硫酸トランスポーターや硫黄代謝経路の活性化が起きるかどうかについて遺伝子発現レベルで検証を行う。この一連の研究を通して植物ホルモンの構成的な合成・蓄積がスタンレア・ピナータにおけるセレン耐性・高蓄積性の獲得に必要かどうかを調べる。