平成２４年度 島根大学「萌芽研究部門」研究プロジェクト 計画書
東北地方の農業復興に役立つ遺伝子群の探索と機能解析
１．プロジェクト名称

２．プロジェクトリーダー

３．プロジェクトの概要

Isolation and characterization of radioactive material and heavy metaltransporters genes from rice for the promotion of earthquake disasterreconstruction（英訳名）

生物資源科学部

所属
現在の専門

職名

助教

植物細胞分子生物学

氏名

秋廣高志

学位

博士（農学）①本研究プロジェクトで何をどこまで明らかにするか、②当該分野の国内外の研究と比較して本プロジェクトのユニーク性・重要性・先見性、③島根大学で行う意義・大学の発展にとって期待される効果、について簡潔に記入してください。

① 研究プロジェクトで何をどこまで明らかにするか
東日本大震災の後に起こった大津波や原発事故により、東北地方の農業は壊滅的な被害を受けた。放射性物質による土壌汚染、地殻変動により鉱山等からの重金属の流出は特に深刻な問題となっており、解決すべき喫緊の課題となっている。本プロジェクトは、放射性物質であるセシウムやストロンチウム、重金属汚染の原因物質であるカドミウム、ヒ素、ニッケルなどの植物（イネ）における輸送機構の解明、とりわけトランスポーター遺伝子の単離および機能解析を目指す。本研究の最終目的は、これらの物質を吸収しない安心安全な新たな農作物品種の作出である。また一方で、これらの物質を過剰に蓄積する環境浄化植物を作出することである。
② 当該分野の国内外の研究と比較して本プロジェクトのユニーク性・重要性・先見性
本研究の申請者は、植物の輸送体遺伝子のスクリーニング系として、酵母を感受性を指標として選抜する手法を世界に先駆けて考案し、3 年間をかけてこれを完成させた。このライブラリーは世界に一つしか無くこれまでの実験手法では単離できなかった新奇輸送体遺伝子を次々と単離できるものとなっている。今回単離を目指す放射性物質の植物における輸送系は全く不明であり、解明されれば放射能汚染地域における農業の復興に極めて大きな知見となると考えられる。
③ 島根大学で行う意義・大学の発展にとって期待される効果
本研究は東北地方の農業復興に貢献できるだけでなく、県内の一部の地域で問題となっているヒ素における土壌汚染に関する問題やアジア近隣（特に中国やバングラディッシュ）の発展途上国の重金属汚染の問題解決にも貢献しうる国際水準の研究であるといる。これは、島根大学憲章に掲げる「地域課題に立脚した国際的水準の研究推進」と合致している。申請者が構築したライブラリーは世界に一つしか無く、世界的な研究リソースになるものと考えている。本リソースを利用するために世界中の研究者が本学に来学するようになれば、国内外の研究者との研究交流が盛んになり、本学学生にとっては海外の研究者や学生と交流する良い機会になるものと考えられる。
４．本学の大学憲章・中期目標・計画またはアクションプランとの関係
５．各年度の計画の概要 年度ごとに何をどこまで明らかにするのかを簡潔に書いてください。
【H24 年度】

セシウム、ストロンチウム、カドミウム、ヒ素、ニッケルの輸送体遺伝子の探索を行う。まず、スクリーニングホストの選抜（野生株または変異体）およびスクリーニング条件の検討（用いる元素の濃度の最適化）を行い最適条件を決定する。続いて、決定した実験条件下で第一次、二次、三次スクリーニングを行い、陽性クローンの絞り込みを行う。
再現性の取れたクローンについては、トランスポーターアッセイを行い、輸送能を有することを確認する。確認できたクローンについては特許申請を行い、学会発表を行う。実験系が正しく作動することを確認する目的で各種糖やビタミン C の輸送体の単離を行う。
【H25 年度】

単離した遺伝子のイネにおける発現部位を RT-PCR を用いて特定する。また、GFP タンパク質との融合タンパク質を用いて細胞内局在の解明を行う。最終的に成果を学術雑誌に投稿する（国際誌 10 本を目標とする）。また、国際学会等で成果を発表する。
６．配分経費 （単位：千円）２５年度は２４年度と同額をカッコ内に記入して下さい。
平成（年度）
配分予定額（千円）

２４

1,85０千円

25合計（ 1,85０千円 ）（ 3,70０千円 ）７．平成２４年度の研究計画および達成目標【研究項目】 研究項目には①,②,…の様に番号をつけて【達成目標】 対応する研究項目に対して第三者が本年度に達成できたと判断できる具体箇条書きしてください。

的な目標を記入してください。

① セシウム・ストロンチウムに感受性を示① セシウムへの感受性を 5mM 程度（野生型の 5 倍）、ストロンチウムすスクリーニングホストの選抜・作製。

への感受性を 50mM 程度（野生型の 5 倍）に低減させる。

② ①で選抜した酵母をホストにライブラリー② イネのトランスポーター遺伝子（1353 個）を①で選抜・作製した酵を構築する。糖の輸送に変異を持つ酵母に導入しライブラリーを 96 穴フォーマットで作成し、グリセロー母をホストとしたライブラリーを作成すルストックする。

る。
③ セシウム、ストロンチウム、カドミウム、ヒ③ ベクターコントロールを導入した酵母を用いたスクリーニング条件素、ニッケル、糖、ビタミン C を含む培地（具体的には基質の濃度と培養時間）を決定する。

を作成し、スクリーニング条件を検討する。
④ ③で決定した条件でスクリーニングを行④ 擬陽性クローンを排除する目的で３次スクリーニングまで行う。選う。

抜したクローンは液体培養においても感受性を示すことを調査する。

⑤ 単離した遺伝子のイネにおける発現部⑤ イネを栽培し各種処理を行った後、RNA を抽出し RT-PCR により位および細胞局在を解明する

発現量と発現部位を特定する。GFP との融合遺伝子を遺伝子銃を用いて長ネギの細胞に導入し、細胞内局在を明らかにする。

⑥ 単離した遺伝子の発現抑制体や過剰発⑥ コンストラクションの作製（バイナリーベクターの構築）。形質転換現体の作製および再分化体の作製。

８．プロジェクト推進担当者 平成２４年度に限って記入してください。
（ローマ字）

氏

名（プロジェクトリーダー）
Takashi AKIHIRO
秋廣 高志

所属部局（専攻など）・職名

生物資源科学部生物科学科・助教

Ishikawa
TAKAHIRO
石川 孝博

生物資源科学部生命工学科・助教

現在の専門学位

植物細胞分子生物学・農学博士

植物応用分子細胞生物学・農学

計

２名
役割分担

プロジェクト統括 ライブラリースクリーニン
グ・単離した遺伝子の機能解析

ライブラリースクリーニング・単離した遺伝子の機能解析

９．平成２４年度経費明細 研究項目と達成目標ごとに使用する経費を記入してください。（単位：千円）・経費は本研究プロジェクトの遂行に必要な経費です。
・経費は政策的配分経費(a)（今回配分された金額）とそれ以外の資金（学内経費、外部資金）とし、それ以外の資金で充当させる場合は「配分経費以外(b)」の欄に金額を記入してください。
・研究計画の項目番号ごとに設備備品、旅費、謝金、消耗品費などに分けて、それぞれの明細を出来るだけ具体的に記入してください。
・単品の設備備品は配分経費(a)と配分経費以外(b)を合算して購入することはできませんのでご注意願います。

事項（品名）（対応する研究項目番号）

配分経費（a）

配分経費以外（b）

合計（a+b）

設備備品
オートクレーブ HVE25 ×1 台

1,2,3,4,5,6357

0357

旅費（土壌肥料学会@鳥取）

1,2,3,4,530

０30

1,2,3,4,5375

0375

1,2,3,4,5223０223

1,2,3,4,590０90

1,2,3,4,5160０160

1,2,3,4,5615

0615０

1,850,

消耗品費
試薬・キット（培地、酵素、抽出キット、検出試薬、オリゴ DNA など）
プラスチック製品（チップ、シャーレ、チューブ、トレー）
ガラス製品（試験管、培養管、バイアル）
実験器具類（蛍光灯、栽培棚など）実験補助員謝金（1025 円×600 時間）

合計

1,850,

１０．研究の概念図 研究の目的，計画，効果，研究期間終了後の成果の活用，展望などをわかりやすく示す図を貼り付けて下さい。