シロイヌナズナの新規Cd高感受性変異体の解析

Characterization of a novel Cd sensitive mutant in Arabidopsis

中村 敦子*; 市川 和樹*; 小島 和明*; 大野 豊; 小林 泰彦; 田中 重雄*; 坂田 洋一*

Nakamura, Atsuko*; Ichikawa, Kazuki*; Kojima, Kazuaki*; Ono, Yutaka; Kobayashi, Yasuhiko; Tanaka, Shigeo*; Sakata, Yoichi*

カドミウム(Cd)は強い毒性を有する重金属で、Cd汚染土壌の浄化にあたり、植物の環境浄化能が注目されている。植物のCd無毒化機構として、グルタチオン(GSH)から合成されるファイトケラチン(PC)が知られている。本研究では、植物における新たなCd耐性機構を解明することを目的とし、カーボンイオンビーム照射により得た変異体のスクリーニングを行い、シロイヌナズナのCd高感受性変異体()を単離した。これまでに、変異体はCd以外にも、水銀(Hg),亜鉛(Zn)に対し野生型よりも高感受性を示すことが明らかとなっている。また遺伝学的解析及び阻害剤実験から、変異体の原因遺伝子はPC合成酵素とは異なることが示唆されている。今回、変異体の地上部のCd含有量を測定した結果、野生型と有意な差がないことが判明し、cds1変異体の根から地上部へのCd輸送能には異常がないことが示された。またマッピングにより変異体の原因遺伝子は、第4染色体下腕の約300kbp領域に存在することが示唆された。この領域に含まれる遺伝子の1つは、プロモーター領域に大きな欠損があることが明らかとなった。

Phytochelatin (PC) has been shown to play an important role in heavy metal detoxification. However, Arabidopsis transgenic plants overexpressing the PC synthase gene failed to show an increase in Cd tolerance. To explore a novel heavy metal detoxification mechanism, we screened for an Arabidopsis Cd-sensitive mutant () by carbon ion beam mutagenesis, which causes large base pair deletions at random loci in the genome. Genetic analyses and GSH synthesis inhibitor studies revealed that the phenotype was different from those of PC synthesis mutants. Moreover, Cd content in shoots of cultured on Cd-containing media was similar to wild type, suggesting that Cd-sensitive phenotype of was not attributed to the Cd transport system from roots to shoots. In the rough mapping, was localized to approximately 300kbp region of chromosome 4. One of the genes was found to have a 2.5 kbp deletion in the promoter region.