研究活動概説

植物研究グループ

植物研究グループ
植物・樹木を活用したCO₂削減の取組み貢献するものと考える。一方、工業原材料供給をねらった植物への付加価値付与・バイオファクトリー化を目的に植物の改良

地 球 温 暖 化 の 主 要 因 の 一 つである大 気 中 二 酸 化 炭 素（CO₂）の濃度増大は、西暦2100年には現在の値(370ppm)（新植物工場PJ）に取り組んでいる。
これらの成功は、代替エを大きく上回る1,000ppmに達する見込みである。気候変動

ネルギー生成によるCO ₂発生抑制に大きく貢献できるものとに関する政府間パネル(IPCC)によるCO ₂ 濃度の設定値550考える。以下に、現在、植物グループで進行しているプロジェクppmは1,000ppmの約半分の濃度であり、積極的なCO₂濃度トの状況を報告する。

低下の取り組みが世界レベルで必須であることを意味する。
現在、CO₂濃度低下(CO₂削減)の取り組みは、その発生抑制お植生拡大プロジェクト（二酸化炭素大規模固定化技術開発）

よび固定促進の2つの方策が試みられている。CO ₂ 発生抑制

大気中のCO₂削減を目的とし、半乾燥地をはじめとする、樹に関しては、太陽、原子力、地熱また潮干力エネルギーに見ら木生育不良地における森林創生のための基盤技術開発プロ

れる代替エネルギー開発利用、さらに、加えて、最近注目されジェクトを、平成15年度から5年間の予定で，民間企業および始めたバイオマスエネルギー（バイオエネルギー）開発利用

大学と共同実施している。

があげられる。
また節約およびエネルギー利用効率向上であ本プロジェクトでは、半乾燥地植林に向けて、植物遺伝子組る省エネルギー開発もCO₂発生抑制に含まれる。CO₂固定促換え技術による樹木の二酸化炭素固定能力増強および環境進に関しては、地中および海洋貯留による非生物学的CO₂隔ストレス耐性能付与・改良技術開発、有用樹木であるユーカリ離技術開発利用、一方、生物学的CO ₂隔離としての植生範囲およびポプラにおいて、高生長性、また耐塩性を有する精英樹拡大およびその技術開発が挙げられる。

を選抜し、クローン化を介した増殖する技術の開発による植生範囲の拡大に寄与する樹木の創製が課題である。

植物グループは、CO₂削減を目的に、CO₂固定促進（カーボンストック形成）および発生抑制（代替エネルギー生成）のた半乾燥地で見られる強光・乾燥の複合ストレス下では、植めの技術開発、具体的には植生範囲拡大技術開発およびバ物は気孔を閉じて蒸散による水の消耗を防ぐ。その結果としイオマス利用技術開発を行っている（図１）。植生範囲拡大技て、葉緑体での光合成によるCO₂固定反応が滞る。
そのため光術開発では、植物・樹木の高生長化および植物・樹木への複合成に供されていた光エネルギーが余剰となり、余剰な光エ合ストレス耐性付与を目的に植物・樹木の改良（植生拡大PJ

ネルギーによる葉緑体での活性酸素の生成促進が起因となおよびフロンティア土壌PJ）に取り組んでおり、これらは森林創り、植物は活性酸素による細胞傷害（日焼け）を被ることが知生によるカーボンストック形成を通してCO₂固定促進に大きくられている。
RITEでは、モデル植物であるシロイヌナズナ、タバコを研究

CO2削減を目的に、カーボンストック形成、およびバイオマス利用による化石資源の代替エネルギー生成を目的とした植林のための基盤技術開発

材料として、植物の日焼け対策として、遺伝子組換え技術による活性酸素生成抑制および消去促進による環境ストレス耐性SUN

バイオマス利用植林
稚樹付与の基盤技術開発を進めている。
これまでに活性酸素生成

・新植物工場PJ

CO2光合成（生長）・植生拡大 PJ
・フロンティア土壌PJ抑制技術として、葉緑体遺伝子組換え技術を用い、タバコ葉CO2（代替エネルギー生成）

成木（カーボンストック形成）

緑体にフェレドキシンと呼ばれるタンパク質を蓄積させることより、光化学系I循環的電子伝達活性を増強するとともに、余エネルギー剰光エネルギーを熱に変換し消費する熱散逸プロセスの増大に成功している（図２）。

化石資源の利用CO2

現在、フェレドキシン遺伝子導入モデル植物の乾燥ストレス石油・石炭耐性能評価を進めている。今後、樹木ポプラへの応用による製紙業界での植林規模（世界総面積 約40万ha）
炭素換算 200万t-C/年

乾燥ストレス耐性樹木の作出が期待される。

図１

10RITE Today 2007

研究活動概説

植物研究グループ
新植物工場プロジェクト（葉緑体における物質生産プロセスの解析および制御基盤技術開発）
バイオプロセスの構築は化石資源に依存しない循環型の産業システムを実現するための重要課題である。その解決策の一つとして植物の物質生産機能を活用した工業原料生産技術の開発が挙げられる。植物の遺伝子組換え技術は、既に除草剤耐性や昆虫耐性の付与により事業展開に成功した例があり、優良な工業原料を生産するための技術要素としても期待されている。本プロジェクトでは、遺伝子組換え技術を発展させ、植物を利用した工業原料の効率的生産が可能となる見通しを確認することを目指している。

図２

葉緑体は光合成を行う細胞内器官であり、光エネルギーをフロンティア土壌プロジェクト（植生(CO ₂吸収源)拡大のための、微生物･樹木を用いたフロ利用して固定したCO₂を糖質、脂質、アミノ酸等様々な有用物ンティア土壌形成基盤技術開発）質に変換する。植物研究グループでは、葉緑体遺伝子組換え

半乾燥地の土壌は、貧栄養であり、水資源も乏しい。埼玉大

技術を用いて、物質生産プロセスの改良に取り組んでいる（図学、高知大学、環境総合テクノス、オーストラリアの研究機関で４）。葉緑体への遺伝子導入は従来の核への遺伝子導入で懸あるForest Products Commissionの協力のもと、RITE植物グ念される花粉を介した遺伝子拡散を回避できるため、組換えループでは、このような半乾燥地の土壌改良を行うための基植物の実用化において社会的な需要が期待できる利点を持盤技術の開発を行っている（図３）。
フロンティア土壌プロジェ

つ。

クトでは、次のような方法で土壌改良を行う。窒素固定能力を植物の物質生産能力は植物自身の調節機能により高度に有するラン藻、同様に窒素固定能力を有する根粒菌と共生す制御されているため、工業原料を効率よく生産する遺伝子組換るアカシア、さらに菌根菌を利用することで、半乾燥地の土壌え植物を作出するためには、物質生産の調節システムを解析栄養塩を確保する。遺伝子組み換え技術による窒素固定能力し、これを人為的に制御する技術が必要である。
これまでの研の高いラン藻の開発やリン吸収能力の高い菌根菌の探索を行究で、香料、ビタミン、樹脂、生薬、医薬品原料等として幅広く利っている。
また、貯水根を形成する樹木であるモリンガの土壌用されているイソプレノイドを標的として物質生産経路の鍵と水分保持能力の評価も行っている。有用微生物・有用樹木のなる酵素を葉緑体内で蓄積させ、イソプレノイド生産力を向上探索やこれらの生理学的機能の強化をベースにした土壌改良させることを実証した。今後は、葉緑体内での物質生産速度を技術を開発し、半乾燥地での植林に生かすことを目論んでい律速する代謝反応の特定を進めるとともに、特定の代謝反応る。

を適切な組織で適切なレベルで制御する遺伝子組換え技術
半乾燥地の開発を図り、葉緑体遺伝子組換え技術を工業原料生産へ利フロンティア土壌植物の生育不良用可能な段階まで発展させることを目標とする。

植林の展開

技術開発
(有用微生物・・ 有用樹木の探索・ 機能強化）

ユーカリ・ポプラなど
核D N A

葉緑体物質生産プロセスの解析
葉緑体物質生産プロセスの解析

葉緑体D N A

葉緑体遺伝子発現技術の改良
葉緑体遺伝子発現技術の改良
・発現量調節・発現量調節・
組織特異的発現・
組織特異的発現

核・モリンガ

土壌水分の確保・アカシア・ラン藻・根粒菌
・菌根菌

葉緑体

土壌への栄養塩付与

貯水根

葉緑体遺伝子組換えによる代謝系律速反応制御

根粒菌・菌根菌●栄養分不足●根が伸びず、水の確保が困難

フロンティア土壌

工業原料生産植物の作出

図３ 植林のためのフロンティア土壌形成イメージ

図４

11

RITE Today 2007