NO_2ガスを吸収し、N_2ガスとして放出する「ガス変換植物」の創製とその利用

吸收NO_2气体并将其作为N_2气体释放的“气体转化工厂”的创建和利用

基本信息

批准号：
10876075
负责人：
五島直樹
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

4ppmおよび0.1ppmの重窒素ラベルした二酸化窒素(NO_2)ガスを含む大気に植物体を暴露すると、NO_2は植物体に吸収され、硝酸イオン、亜硝酸イオンに変換された後、アンモニアを経てアミノ酸、有機体窒素化合物に同化還元されることが明らかにしている(Morikawa et al.,Plant,Cell and Environment,21,180-190,1998)。また、亜硝酸還元酵素(NiR)活性をアンチセンスNiRcDNAの発現によって低下させたトランスジェニックタバコ(271株)に重窒素ラベルした硝酸イオンまたは亜硝酸イオンを吸収させ、植物体から発生する気体をGC-MSで分析したところ、重窒素ラベルされた一酸化二窒素(N2O)が発生することを発見した(Goshima et al.,Plant J.19,75-80,1999)。すなわち、このトランスジェニックタバコ(271株)は、NO_2ガスを植物体に吸収し、硝酸イオンまたは亜硝酸イオンに変換後、N_2Oガスにまで異化的還元をし、大気中に放出することをが予想された。そこで、271株を重窒素ラベルしたNO_2ガスで暴露し、植物体中から放出される重窒素ラベルされたN_2Oガスを測定した結果、NO_2ガスがN_2Oガスに変換されることが明らかになり、「NO_2→N_20ガス変換植物」を作製することに成功した。現在、N_2O発生量の上昇、発生したN_2Oを更に無害なN_2ガスに変換させるべく、四種類の脱窒細菌のN_2O還元酵素遺伝子nosZをクローニングし、これをタバコ271株に遺伝子導入したトランスジェニックタバコを作製し、「NO_2→N_2ガス変換植物」の能力を持つことを解析中である。

当植物暴露于含有4ppm和0.1ppm重氮标记的二氧化氮（NO_2）气体的大气中时，NO_2被植物吸收并转化为硝酸根和亚硝酸根离子，进而转化为氨和氨基酸。表明它被同化并还原为有机氮化合物（Morikawa 等人，植物、细胞和环境，21, 180-190, 1998）。另外，通过表达反义NiR cDNA而降低亚硝酸还原酶(NiR)活性的转基因烟草(菌株271)被允许吸收重氮标记的硝酸根或亚硝酸根离子，并且通过GC收集从植物产生的气体。通过MS分析，发现生成了重氮标记的一氧化二氮(N2O)(Goshima等人，Plant J.19, 75-80, 1999)。换句话说，这种转基因烟草（菌株271）有望将NO_2气体吸收到植物体内，将其转化为硝酸根离子或亚硝酸根离子，然后将其分解代谢还原为N_2O气体，然后将其释放到大气中。完毕。因此，将271个植物暴露于重氮标记NO_2气体中，并测量从植物中释放的重氮标记N_2O气体，结果表明NO_2气体转化为N_2O气体，我们成功地创造了NO_2→N_20。天然气转化厂。目前，为了增加N_2O的产生量，并将产生的N_2O转化为无害的N_2气体，我们克隆了4种反硝化细菌的N_2O还原酶基因nosZ，并将其导入271个烟草菌株中，创建了转基因烟草。一个工厂，目前正在分析其作为“NO_2→N_2 气体转化工厂”的能力。