植物代謝工學(xué)ハンドブック

內(nèi)容概要

序　論　植物代謝工學(xué)の意義 （新名　惇彥） 1
第１章　植物資源の生産と利用
第１節(jié)　食糧および産業(yè)に関する植物遺伝資源 （渡邉　和男） 10
第１項(xiàng)　農(nóng)業(yè)の生産性と持続性の問(wèn)題點(diǎn) 10
１．食糧危機(jī) 10
２．食糧の量と質(zhì)：栄養(yǎng)不足と食品安全性 12
３．環(huán)境破壊と天然資源の枯渇 14
４．緑の革命 15
５．品種と遺伝資源 17
第２項(xiàng)　植物遺伝資源と世界 19
１．遺伝資源の重要性 19
２．遺伝資源、バイオテクノロジーと世界 20
３．遺伝資源の保全と植物科學(xué) 22
４．遺伝資源の利用とバイオテクノロジー 24
５．最後に 25
第２節(jié)　森林資源 （柴田　　勝） 28
１．はじめに 28
２．世界における木材、紙パルプの生産量と消費(fèi) 28
３．紙パルプ原料の品種開発（育種） 30
１）長(zhǎng)?短期の育種戦略 31
２）第１段階：量の育種 31
３）第２段階：質(zhì)の育種 34
４．まとめ 39
第３節(jié)　工業(yè)用資源 40
第１項(xiàng)　デンプン （中久喜輝夫） 40
１．はじめに 40
２．デンプンの生産量と種類および一般的性質(zhì) 40
１）デンプンの生産量 40
２）デンプンの種類と一般的性質(zhì) 42
３．デンプンの生産と加工技術(shù)および利用 44
１）デンプンの生産 44
２）デンプンの加工技術(shù)と利用 46
４．今後の課題 54
１）新しいデンプンの作出 54
２）デンプンの生分解性プラスチック分野への利用ほか 55
第２項(xiàng)　リグノセルロース （桑原　正章） 57
１．資源とその利用の概要 57
２．リグノセルロースの変換と利用 59
１）全體利用 59
２）成分利用 60
３．おわりに 70
第３項(xiàng)　油脂 （平尾　宗樹） 72
１．はじめに 72
２．生産量および原料生産國(guó) 72
３．需要?jiǎng)酉?74
４．採(cǎi)油および精製技術(shù) 74
５．食用油脂加工技術(shù) 75
１）水素添加（硬化） 75
２）エステル交換 75
３）分別 75
６．工業(yè)分野への利用 76
１）脂肪酸製造技術(shù) 76
２）高級(jí)アルコール製造技術(shù) 77
３）メチルエステル製造技術(shù) 78
４）脂肪酸誘導(dǎo)體とその応用 79
５）高級(jí)アルコール誘導(dǎo)體とその応用 80
６）油脂の直接利用 82
７．おわりに 82
第４項(xiàng)　天然ゴム （河原　成元） 84
１．天然ゴムの種類 85
２．天然ゴムの構(gòu)造と非ゴム成分 88
３．天然ゴムの精製 90
４．天然ゴムの非ゴム成分と物性 91
５．天然ゴムの改質(zhì) 92
６．高純度天然ゴムの改質(zhì) 94
７．ゴムの樹の品種改良 95
第５項(xiàng)　繊維 （安倍　俊三／春日部芳久） 97
１．植物および植物由來(lái)繊維の種類 97
１）植物繊維 97
２）植物由來(lái)繊維 101
２．植物および植物由來(lái)繊維の生産量 102
１）植物繊維 102
２）植物由來(lái)繊維 102
３．植物および植物由來(lái)繊維の用途 105
１）植物繊維 105
２）植物由來(lái)繊維 105
４．植物および植物由來(lái)繊維の
遺伝子操作 105
１）植物繊維 105
２）植物由來(lái)繊維 107
第６項(xiàng)　色素、香料、生薬、タンパク質(zhì) （鍋島　成泰） 109
１．はじめに 109
２．色素 109
１）植物色素の種類と原料植物 109
２）植物系食品色素の生産動(dòng)向 110
３）植物染料の動(dòng)向 112
４）植物色素の課題 113
３．香料 114
１）植物香料の種類と用途 114
２）フレーバーの動(dòng)向 115
３）フレグランスの動(dòng)向 116
４）植物香料の課題 117
４．生薬 117
１）植物生薬の種類と生産量 117
２）植物生薬の課題 119
５．タンパク質(zhì) 120
１）植物性タンパク質(zhì)の種類と生産量 120
２）遺伝子組換え植物による動(dòng)物性タンパク質(zhì)の生産 120
６．おわりに 122
第４節(jié)　未利用バイオマス （鍋島　成泰） 123
１．はじめに 123
２．バイオマスの種類と用途 124
１）バイオマスの種類 124
２）バイオマスの用途 125
３）バイオマスの潛在的存在量 126
３．未利用バイオマスの発生量と利用の現(xiàn)狀 127
１）未利用バイオマスの利用と問(wèn)題點(diǎn) 127
２）廃棄系バイオマスの発生量と再利用の現(xiàn)狀 127
３）植物系未利用バイオマスの発生量と再利用の現(xiàn)狀 129
４．未利用バイオマスの利用拡大の課題 132
第５節(jié)　植生環(huán)境 134
第１項(xiàng)　植生の変遷 （富澤　健一） 134
１．はじめに 134
２．植生のタイプと純一次生産量 134
３．熱帯林減少 135
１）熱帯林減少の現(xiàn)狀 136
２）熱帯林減少の原因 136
３）熱帯林減少の影響 137
4．酸性雨 138
１）酸性雨生成過(guò)程 138
２）酸性雨の影響 138
５．砂漠化 139
１）砂漠化の定義 139
２）砂漠化の現(xiàn)狀 140
３）砂漠化の原因 140
６．耕地拡張 141
７．地球溫暖化の影響 141
８．植物バイオ育種への提言 142
第２項(xiàng)　土壌劣化 （間藤　　徹） 145
１．はじめに 145
２．砂漠化、塩類集積、草原化 146
３．表土流亡、土壌浸食 147
４．土壌への有害物質(zhì)の蓄積 147
５．地力の低下 148
６．酸性雨 149
第２章　植物代謝工學(xué)のための分子改良技術(shù)
第１節(jié)　ゲノム情報(bào)工學(xué) 152
第１項(xiàng)　ゲノムプロジェクト （柴田　大輔） 152
１．はじめに 152
２．植物のゲノム解析 153
１）モデル生物のゲノム解読 153
２）ゲノム解読の方法論（原核生物の場(chǎng)合） 153
３）ゲノム解読の方法論（真核生物の場(chǎng)合） 155
４）遺伝子構(gòu)造予測(cè) 156
５）ラン藻のゲノム解読 156
６）シロイヌナズナのゲノム解読 157
７）イネのゲノム解読 159
８）マメ科植物および根粒菌のゲノム解読 159
９）ESTの整備 160
３．ゲノム情報(bào)から得られる有用知見 160
４．ゲノム情報(bào)利用の展望 161
第２項(xiàng)　トランスクリプトーム解析とDNAマイクロアレイ （安藤　候平／河內(nèi)　孝之） 164
１．はじめに 164
２．トランスクリプトーム解析の現(xiàn)狀 165
１）cDNAのランダムシーケンス法による頻度情報(bào)の記録 165
２）ディスプレイ法 166
３）ディファレンシャルハイブリダイゼーション 168
４）定量的PCR 170
３．DNAマイクロアレイ技術(shù)の実際 171
１）マイクロアレイ用DNA（プローブDNA）の調(diào)製 172
２）RNAサンプルからのターゲットDNAの調(diào)製 172
３）マイクロアレイの作製とハイブリダイゼーション 173
４）シグナル検出とスポットの定量 173
５）データ解析 175
４．植物研究分野におけるバイオインフォマティクスの利用とマイクロアレイ研究の展望 176
１）植物分野におけるバイオインフォマティクス関連のWebサイト 177
２）植物研究分野におけるマイクロアレイ研究の展望 177
第３項(xiàng)　遺伝子マッピング （近江戸伸子／福井　希一） 180
１．遺伝子のフィジカルマッピングとその意義 180
１）フィジカルマッピングの意義 180
２）FISH法 180
２．マッピングに必要な染色體地図作製法と各種染色體地図 182
１）畫像解析法 182
２）各種染色體地図 183
３．各種FISH法 183
１）多重遺伝子族のマッピング 183
２） 種特異的反復(fù)配列のマッピング 184
３）単一コピー遺伝子のマッピング 186
４）マルチカラーFISH （M-FISH）法 187
５）EDF-FISH法 188
６）RCA法による?yún)g一塩基対変異の検出 190
４．マッピング技術(shù)の応用例 191
１）rDNA多型の検出 191
２）反復(fù)配列の変異の検出 192
３）遺伝子の位置関係の検出 193
４）形質(zhì)転換體における外來(lái)遺伝子の検出 193
第２節(jié)　遺伝子導(dǎo)入技術(shù) 197
第１項(xiàng)　核染色體への外來(lái)遺伝子の導(dǎo)入法 （大平　和幸） 197
I．ベクターの種類とマーカー遺伝子 197
１．はじめに 197
２．遺伝子導(dǎo)入法 197
１）直接法 197
２）直接導(dǎo)入法に用いられるベクター 199
３．アグロバクテリウムを媒介として用いる方法 200
４．アグロバクテリウムの感染機(jī)構(gòu) 200
５．アグロバクテリウムの
Tiプラスミド由來(lái)ベクター 201
１）中間ベクター 201
２）バイナリーベクター 201
３）選択マーカー遺伝子が除去されるベクター 203
６．アグロバクテリウムの宿主範(fàn)囲 205
７．選択マーカー遺伝子 206
１）抗生物質(zhì)または除草剤耐性遺伝子 206
２）薬剤耐性以外のマーカー遺伝子 207
８．問(wèn)題點(diǎn)と今後の展望 209
II．個(gè)體再生技術(shù)と代謝工學(xué)の対象となる植物 211
１．個(gè)體再生技術(shù) 211
１）不定芽形成（不定芽誘導(dǎo)法） 211
２）苗條原基法 213
３）不定胚形成（embryogenesis）（不定胚誘導(dǎo)法） 214
４）遺伝子導(dǎo)入による再分化技術(shù) 217
５）個(gè)體再生技術(shù)の形質(zhì)転換への利用 217
６）再生技術(shù)を用いない形質(zhì)転換法 217
７）再生技術(shù)の形質(zhì)転換への利用 218
２．代謝工學(xué)の対象となる植物 218
１）ユーカリ 218
２）ダイズ 222
３）サツマイモ 222
４）イネ 222
５）ゴムの木 223
６）ナタネ 223
３．代謝工學(xué)の対象となる代謝経路 223
４．今後の展望 224
第２項(xiàng)　核外小器官への遺伝子導(dǎo)入法 （鹿內(nèi)　利治） 226
１．オルガネラ形質(zhì)転換とは 226
２．葉緑體形質(zhì)転換 227
３．葉緑體逆遺伝學(xué) 228
４．光合成機(jī)能改変 229
５．母性遺伝 230
６．葉緑體工場(chǎng) 230
７．葉緑體形質(zhì)転換の現(xiàn)狀 231
８．ゲノム安定性に関する課題 232
９．ミトコンドリアゲノムの形質(zhì)転換 234
第３項(xiàng)　多重遺伝子導(dǎo)入技術(shù) （柴田　大輔） 236
１．はじめに 236
２．交配法による複數(shù)遺伝子の導(dǎo)入 236
３．逐次形質(zhì)転換法 237
４．複數(shù)ベクターによる共形質(zhì)転換法 237
５．単一ベクターによる多重遺伝子導(dǎo)入法 238
１）長(zhǎng)鎖DNAを?qū)毪工爰夹g(shù) 238
２）複數(shù)のDNA斷片を効率よくベクターに連結(jié)する技術(shù)の開発 240
６．おわりに 243
第３節(jié)　遺伝子発現(xiàn)制御技術(shù) 244
第１項(xiàng)　核遺伝子 244
I．有用プロモーター （長(zhǎng)屋　進(jìn)吾/吉田　和哉） 244
１．プロモーターの基本配列 245
２．５’上流シス配列?エンハンサー配列 246
３．有用プロモーターの現(xiàn)狀 246
１）構(gòu)成的高発現(xiàn)プロモーター 246
２）組織特異的プロモーター 247
３）誘導(dǎo)発現(xiàn)プロモーター 248
４．有用プロモーターの単離法 251
５．外來(lái)遺伝子発現(xiàn)のポジション効果を抑制する技術(shù) 252
１）染色體DNAの高次構(gòu)造が遺伝子発現(xiàn)に及ぼす影響 252
２）インスレーターの利用 255
３）MARの利用 256
６．外來(lái)遺伝子発現(xiàn)のサイレンシング 257
７．おわりに 258
II．翻訳効率 （加藤　晃） 260
１．はじめに 260
２．植物における翻訳機(jī)構(gòu) 260
３．遺伝子の発現(xiàn)を翻訳レベルで高めるアプローチ 261
１）植物ウイルス由來(lái)の5’UTR（５’リーダー配列） 261
２）植物の遺伝子由來(lái)の5’UTR 262
４．次世代の植物代謝工學(xué)につながる技術(shù) 265
１）mRNAの安定化 265
２）ポリシストロン（IRES配列） 266
３）ストレス時(shí)の翻訳抑制の回避 267
５．今後の展望 268
第２項(xiàng)　貯蔵器官および細(xì)胞內(nèi)小器官（葉緑體）特異的な発現(xiàn) （加藤　晃） 270
１．はじめに 270
２．バイオリアクターとしての種子 271
３．種子での異種タンパク質(zhì)蓄積の試み 271
４．種子での異種タンパク質(zhì)高蓄積の試み 272
５．バイオリアクターとしての葉緑體 273
６．葉緑體での異種タンパク質(zhì)蓄積の試み 273
１）微生物由來(lái)の遺伝子?オペロン 274
２）動(dòng)物由來(lái)の遺伝子?ジスルフィド結(jié)合 274
７．葉緑體での工業(yè)原料生産の試み 275
８．次世代の葉緑體工學(xué)につながる技術(shù) 275
第３項(xiàng)　遺伝子発現(xiàn)抑制技術(shù) （佐藤　文彥） 278
１．はじめに 278
２．変異株の単離 278
３．相同配列組換え、トランスポゾンあるいはT-DNAを用いた遺伝子破壊 279
４．アンチセンス法 280
５．コサプレッションとRNAi 281
１）dsRNA発現(xiàn)ベクターの構(gòu)築 283
２）RNAiと標(biāo)的の配列 285
３）RNAiの効率 286
４）RNAiの検出 287
５）TGS 287
６．最後に 287
第４項(xiàng)　植物糖鎖工學(xué) （藤山　和仁） 289
１．はじめに 289
１）植物Ｎ—結(jié)合型糖鎖 289
２）植物Ｏ—結(jié)合型糖鎖 293
２．植物における糖鎖プロセシング 294
３．植物の分子糖鎖生物學(xué) 295
４．植物糖鎖の生理學(xué)的役割 296
５．植物糖鎖とアレルギー 297
６．植物糖鎖構(gòu)造のヒト型化 298
第４節(jié)　植物のポストゲノムの動(dòng)向 305
第１項(xiàng)　植物のプロテオーム解析 （明石　欣也） 305
１．プロテオーム解析とは？ 305
２．プロテオーム解析の原理 306
３．植物におけるプロテオーム解析 308
１）葉緑體のプロテオミクス 308
２）植物の分化 309
３）環(huán)境応答 309
４．プロテオーム解析の課題と展望 310
第２項(xiàng)　植物のメタボローム解析 （福崎英一郎） 312
１．植物メタボローム解析とは 312
２．メタボローム解析のための分析戦略 313
１）メタボローム解析のための分析に求められる基準(zhǔn) 313
２）HPLCおよびGCの一般的特徴 313
３）質(zhì)量分析（MS）の一般的特徴 314
４）代謝産物分析の実際 315
３．今後の展望 316
第５節(jié)　植物の分子改良技術(shù)基本特許の狀況 （鍋島　成泰） 318
１．植物の分子改良技術(shù) 318
１）遺伝子導(dǎo)入技術(shù)の現(xiàn)狀と課題 319
２）外來(lái)遺伝子の発現(xiàn)調(diào)節(jié)技術(shù)の現(xiàn)狀と課題 319
３）遺伝子導(dǎo)入細(xì)胞の選抜技術(shù)の現(xiàn)狀と課題 320
２．植物の分子改良技術(shù)の基本特許 320
第３章　一次生産向上のための代謝工學(xué)
第１節(jié)　光エネルギー変換機(jī)構(gòu) （嶋岡　泰世／三宅　親弘） 328
１．葉緑體構(gòu)造 328
２．光エネルギー捕捉 329
１）光を捕獲するアンテナ 329
２）クロロフィルの光勵(lì)起 329
３）クロロフィル蛍光 331
４）光化學(xué)系反応中心における反応 331
３．光エネルギーから化學(xué)エネルギーへの変換を擔(dān)う成分 332
１）光化學(xué)系II 332
２）プラストキノン 334
３）シトクロムb６/f複合體 334
４）プラストシアニン 335
５）光化學(xué)系Ｉ 335
６）フェレドキシン 336
７）フェレドキシン—NADP＋オキシドレダクターゼ（FNR） 337
８）ATPシンターゼ 337
４．光合成電子伝達(dá)反応（非循環(huán)的電子伝達(dá)反応） 338
５．ATP合成 339
６．チラコイド膜におけるその他の電子伝達(dá)反応 339
１）光合成に必要な電子/プロトンの化學(xué)量論比 339
２）光化學(xué)系Ｉにおける循環(huán)的電子伝達(dá)反応 340
３）Qサイクル 340
４）PSIにおける酸素への電子伝達(dá)反応（water-water サイクル） 341
７．光エネルギー変換系における代謝制御 344
１）光化學(xué)系IIのダウンレギュレーション 344
２）キサントフィルサイクル 345
３）過(guò)剰光エネルギー散逸系としてのwater-water サイクル 346
４）シトクロムb６/f複合體による
電子伝達(dá)制御 347
５）チオレドキシンによるATPシンターゼの活性制御 347
６）生體內(nèi)の酸化剤によるATPシンターゼの活性調(diào)節(jié) 348
８．おわりに 348
第２節(jié)　炭素代謝 （橫田　明穂） 351
１．はじめに 351
２．光合成における炭素固定?還元系 352
３．生産性におけるRuBisCOの役割 353
１）PCRサイクル酵素の一般的特徴 353
２）RuBisCO 354
４．光呼吸 355
１）光呼吸代謝系 355
２）光呼吸の生理 357
５．Ｃ４—経路：CO２同化のための補(bǔ)助経路 358
６．光合成の律速因子と律速解除による生産性向上のためのバイオテクノロジー 360
第３節(jié)　窒素代謝 （榊原　　均／山谷　知行） 366
１．はじめに 366
２． 硝酸イオンの吸収と輸送 366
３． 硝酸還元 369
４． アンモニウムイオンの吸収 369
５．アンモニア同化 370
６． 硝酸イオンによる遺伝子制御ネットワーク 370
７． 窒素栄養(yǎng)と形態(tài)的応答 373
８．アミノ酸代謝 373
９．C３植物とC４植物 374
10． 窒素化合物の輸送?転流 375
11．窒素栄養(yǎng)による遺伝子発現(xiàn)制御 376
12．翻訳後の制御機(jī)構(gòu) 376
13．代謝工學(xué)面への応用 378
第４節(jié)　ソース?シンク相互作用 （臼田　秀明） 380
１．はじめに 380
２．ソースとシンクの多様性 383
３．ソースでの炭素代謝 384
１）デンプン合成 384
２）ショ糖の合成 386
３）デンプンの分解 386
４）ショ糖?デンプン代謝関連の変異株?アンチセンス形質(zhì)転換植物を用いた研究 386
４．師管への糖の供給（ローディング） 388
１）アポプラスティックな経路 388
２）シンプラスティックな輸送 388
５．師管內(nèi)の糖の輸送 389
６．シンク力 389
７．シンクによる師管からの糖の取り出し（アンローディング） 390
１）マメや穀類の種子 390
２）サトウダイコン 391
３）トマトの果実 391
４）ジャガイモ 391
５）トウモロコシやオオムギの
胚乳のデンプン合成 392
６）シンクが多數(shù)ある場(chǎng)合 392
７）シンクからソースに変わる葉の場(chǎng)合 392
８）ショ糖の分解 393
８．糖を介したソース?シンク間の情報(bào)伝達(dá) 393
９．植物の生産性についてのソース?シンクからの展望 394
第５節(jié)　微量元素（イオウを含めて）の吸収と代謝 （關(guān)谷　次郎） 400
１．はじめに 400
２．イオウ 401
１）植物および環(huán)境中のイオウ化合物 401
２）硫酸イオンの吸収と輸送 403
３）硫酸イオンの還元同化とシステイン合成 404
４）メチオニン生合成 405
５）グルタチオン生合成 406
６）そのほかのイオウ化合物 407
７）イオウ栄養(yǎng)と生育 408
３． 鉄 409
１）土壌中の鉄化合物 409
２）鉄の吸収 409
３）鉄の役割 411
４．そのほかの微量元素 412
第４章　ストレス応答機(jī)構(gòu)の分子改良
第１節(jié)　塩?乾燥ストレス耐性植物 （仲山　英樹／吉田　和哉） 416
１．植物が受ける塩?乾燥ストレス 416
２．植物の塩?乾燥ストレスに対する適応機(jī)構(gòu) 418
３．塩?乾燥ストレス耐性植物作製のための標(biāo)的分子 420
４．浸透圧ストレス耐性を賦與する機(jī)能分子の改良 421
５．光酸素ストレス耐性を賦與する機(jī)能分子の改良 423
６．イオンストレスに対する耐性を賦與する機(jī)能分子の改良 424
７．塩?乾燥ストレスの適応応答に関與するシグナル伝達(dá)分子の改良 427
８．塩?乾燥ストレス耐性に関與する機(jī)能未知のタンパク質(zhì)分子の改良 429
９．塩?乾燥ストレス耐性植物作製のための今後の戦略 430
第２節(jié)　溫度ストレスに対する応答と溫度ストレス耐性植物 （草野　友延／宮嵜　　厚） 434
１．はじめに 434
２．低溫ストレスに対する生理応答 434
３．低溫ストレスに対する遺伝子レベルでの応答 435
４．低溫ストレス応答における情報(bào)伝達(dá)系 436
５．耐冷性?耐凍性植物の作出 442
６．高溫ストレスに対する生理応答 443
１）HSP100 444
２）HSP90 444
３）HSP70 445
４）HSP60 445
５）HSP20 446
７．高溫ストレスに対する遺伝子応答とその制御 446
８．高溫耐性植物の作出 448
第３節(jié)　光?酸素毒耐性植物 （重岡　　成／田茂井政宏／吉村　和也） 450
１．はじめに 450
２．AOSの生成 451
１）おもなオルガネラでのAOS生成系 452
２）種々の環(huán)境要因のAOS生成に及ぼす影響 453
３．AOSの消去系 454
１）抗酸化物質(zhì) 457
２）抗酸化酵素 458
３）藻類のAOS消去および
耐性機(jī)構(gòu) 459
４）AOS消去機(jī)構(gòu)のストレス応答性 461
５）AOS消去機(jī)構(gòu)の問(wèn)題點(diǎn) 461
４．光?酸素毒耐性の強(qiáng)化を目指した形質(zhì)転換植物 465
１）AOS消去酵素の制御 465
２）抗酸化物質(zhì)の制御 467
３）その他の代謝系の制御 468
５．遺伝子ターゲティングのストラテジー　?今後の展望? 468
１）新たなストレス耐性関連遺伝子の探索と導(dǎo)入 468
２）オルガネラ內(nèi)での局在化（ミクロターゲティング） 469
３）導(dǎo)入遺伝子の発現(xiàn)制御 470
４）転寫後調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)の改変 470
５）遺伝子発現(xiàn)のシグナル伝達(dá)系の改変 470
６）多重遺伝子導(dǎo)入 470
７）耐性植物の評(píng)価法の改良 471
６．おわりに 471
第４節(jié)　病害蟲耐性植物の分子育種 （藤原　正幸／島本　　功） 475
１．はじめに 475
２．植物の病害抵抗性について 476
１）過(guò)敏感反応 476
２）誘導(dǎo)抵抗性 477
３）抵抗性遺伝子 478
４）PRタンパク質(zhì) 480
５）ファイトアレキシン 481
３．これまでに導(dǎo)入されてきた遺伝子 481
１）抵抗性遺伝子 481
２）PRタンパク質(zhì)遺伝子 481
３）リボソーム不活化タンパク質(zhì)遺伝子 482
４）病原體由來(lái)の遺伝子 482
５）抗菌性ペプチド 483
４．新規(guī)なアプローチによる形質(zhì)転換植物 483
１）NPR1遺伝子 484
２）カルモジュリン遺伝子 484
３）病原體誘導(dǎo)型プロモーター：エリシター遺伝子 485
５．耐蟲性について 485
１）Bt遺伝子 485
２）プロテアーゼインヒビター 486
３）食害により放出される揮発性シグナル 486
６．これからの病害抵抗性植物の作出 486
７．おわりに 488
第５節(jié)　農(nóng)薬等負(fù)荷軽減植物 （大川　秀郎／乾　　秀之／今石　浩正） 492
１．はじめに 492
２．除草剤耐性作物 494
３．環(huán)境モニタリングおよび
汚染軽減植物 499
１）ダイオキシン受容體（AhR） 499
２）エストロゲン受容體（ER） 501
３）薬物代謝酵素 501
４．薬物代謝型P450分子種の課題 502
第６節(jié)　酸性土壌耐性植物 （小山　博之） 504
１．酸性土壌の成因とストレス因子 504
２．アルミニウムストレスと耐性機(jī)構(gòu) 505
１）アルミニウムストレスの概要 505
２）Alの毒性機(jī)構(gòu)と耐性機(jī)構(gòu) 507
３）低リン酸耐性 508
３．有機(jī)酸放出機(jī)構(gòu)と有機(jī)酸放出能力強(qiáng)化の分子育種戦略 510
１）有機(jī)酸放出能力とAlストレス耐性 510
２）有機(jī)酸放出における有機(jī)酸代謝と有機(jī)酸細(xì)胞膜輸送 512
３）代謝工學(xué)によるクエン酸放出型酸性土壌耐性植物作出戦略 515
４．その他の分子育種ターゲット形質(zhì) 518
５．おわりに 519
第５章　植物代謝工學(xué)の工業(yè)生産への応用
第１節(jié)　糖質(zhì)の改良と増産 （安部　淳一） 524
１．はじめに 524
２．デンプンの構(gòu)造 525
３．デンプンの生合成 529
４．デンプンの改変 532
１）量を変える 532
２）質(zhì)を変える 532
５．おわりに 535
第２節(jié)　セルロース?ヘミセルロース （林　　隆久） 537
１．植物多糖類生合成前駆體 537
２．糖ヌクレオチドの代謝と制御 539
３．セルロースの生合成 541
４．カロース（1,3—β—グルカン）の生合成 546
５．キシログルカンの生合成 547
６．キシランの生合成 547
７．グルコマンナンの生合成 548
８．キシログルカンエンドトランスグルコシラーゼ（XET） 549
第３節(jié)　リグニン （大宮　泰徳／林　　隆久） 551
１．はじめに 551
２．リグニンの分子育種の幕開け 553
３．遺伝子組換えによるリグニン組成の制御 553
４．新しいリグニン生合成経路の発見 555
５．リグニン分子育種の最近の知見 558
６．おわりに 559
第４節(jié)　アミノ酸 （Hyeon-Je Cho ／室岡　義勝） 561
１．植物のアミノ酸生合成と輸送 561
２．植物によるアミノ酸の生産 562
１）トリプトファン 562
２）リジンの生産 570
３）アスパラギン酸の生産 570
４）メチオニンの蓄積 571
５）トレオニンの蓄積 572
第５節(jié)　脂肪酸 （水谷　正子／落合　美佐） 574
１．はじめに 574
２．高等植物における脂質(zhì)生合成経路 576
１）脂肪酸合成酵素複合體による脂肪酸合成 576
２）２つの経路によるグリセロ脂質(zhì)生合成 576
３）脂肪酸の不飽和化 578
４）脂肪酸の鎖長(zhǎng)延長(zhǎng) 578
５）貯蔵脂質(zhì)の合成 579
３．脂肪酸の質(zhì)の改変 579
１）ラウリン酸生産ナタネ 579
２）高ステアリン酸含有ナタネ 580
３）高エルカ酸（C22:1）ナタネ 580
４）高オレイン酸生産ダイズ 580
５）高リシノール酸植物 581
６）γ—リノレン酸生産植物 581
７）タンパク質(zhì)工學(xué)によるC18:0-ACP不飽和化酵素の改変 581
８）植物における超長(zhǎng)鎖脂肪酸の生産 582
４．高等植物において高度不飽和脂肪酸を生産するための戦略 582
１）真菌類の高度不飽和脂肪酸生合成系 583
２）海洋性細(xì)菌やラビリンチュラ類の高度不飽和脂肪酸合成系 584
３）組換え植物による高度不飽和脂肪酸生産の実際 585
５．今後の展望 586
第６節(jié)　テルペノイド （福崎英一郎／小林　昭雄） 587
１．はじめに 587
２．テルペノイドの分類 587
３．テルペノイドの生合成 591
１）テルペノイド生合成の流れ 591
２）イソペンテニル二リン酸（IPP）の生合成 591
３）テルペノイド生合成における鎖長(zhǎng)延長(zhǎng)反応 598
４．おわりに 604
第７節(jié)　二次代謝産物 607
第１項(xiàng)　アルカロイド （莊司　　翼／橋本　　?。?607
第２項(xiàng)　カロテノイド （三沢　典彥） 614
１．はじめに 614
２．イソプレノイド基本生合成経路 614
３．Erwiniaのカロテノイド生合成遺伝子群の単離と機(jī)能解明 614
４．海洋細(xì)菌のアスタキサンチン生合成遺伝子群の単離と機(jī)能解明 617
５．真正細(xì)菌のカロテノイド生合成遺伝子と生合成酵素のプロフィール 619
６．植物のカロテノイド生合成遺伝子と生合成経路 620
７．crtI遺伝子の導(dǎo)入による植物の代謝工學(xué) 622
８．crtB遺伝子の導(dǎo)入による植物の代謝工學(xué) 623
９．複數(shù)遺伝子の導(dǎo)入による植物の代謝工學(xué) 624
10．おわりに 625
第８節(jié)　酵素?生理活性タンパク質(zhì) （寺嶋　正明） 627
１．はじめに 627
２．産業(yè)用酵素および
分析用酵素の現(xiàn)狀 627
３．バイオ醫(yī)薬品の現(xiàn)狀と開発狀況 631
４．遺伝子組換えタンパク質(zhì)生産システムの比較 631
５．植物による酵素、生理活性タンパク質(zhì)の生産の現(xiàn)狀 634
６．おわりに 639
第９節(jié)　花き育種 （間　竜太郎／柴田　道夫） 641
１．はじめに 641
２．遺伝子組換えによる花色の改変 641
１）遺伝子組換えによる花色の改変例 643
２）遺伝子組換えによる青い花の作出 644
３．遺伝子組換えによる花の壽命の延長(zhǎng) 647
４．その他の形質(zhì)の改変 649
１）花型の改変 649
２）草姿の改変 649
３）病蟲害抵抗性等 649
５．今後の課題と展望 649
第６章　植物代謝工學(xué)の環(huán)境浄化、修復(fù)への応用
第１節(jié)　大気汚染物質(zhì) 652
第１項(xiàng)　窒素酸化物 （森川　弘道／高橋　美佐） 652
１．なぜ植物利用か　—ある試算の意味するもの 652
２．NOＸ汚染の現(xiàn)狀と環(huán)境への影響 653
３．植物に取り込まれたNO２はどのように代謝されるか 657
４．植物のNO２同化能の多様性と遺伝子 662
５．遺伝子操作で同化能を向上させる 665
６．將來(lái)の課題：ガス→ガス変換植物 667
７．植物を植えてどれくらいNO２を減らせるか 671
第２項(xiàng)　無(wú)機(jī)硫黃化合物 （中村　達(dá)夫） 675
１．無(wú)機(jī)硫黃性大気汚染物質(zhì)に対する植物の抵抗性機(jī)構(gòu) 675
２．遺伝子組換え技術(shù)による有害硫黃化合物耐性の付與 677
第２節(jié)　重金屬?zèng)A染土壌—重金屬の植物に與える影響と環(huán)境修復(fù)植物の開発— （鈴木　伸昭
／佐野　　浩） 680
１．はじめに 680
２．重金屬の役割、生體への影響 682
３．生體內(nèi)への取り込み、作用 684
４．金屬イオンの分配、局在化 685
５．トランスジェニック植物 688
６．まとめ 690
第３節(jié)　アルミニウム耐性 （松本　英明） 692
１．酸性土壌とアルミニウム 692
２．アルミニウム毒性 692
１）アルミニウム障害 692
２）根の伸長(zhǎng)阻害を受ける部位 693
３）Al集積部位と集積量 693
４）アポプラスト 694
５）原形質(zhì)膜 695
６）細(xì)胞分裂阻害 697
７）カロース 698
３．アルミニウム耐性機(jī)構(gòu) 698
１）アルミニウム排除機(jī)構(gòu) 698
２）細(xì)胞內(nèi)耐性機(jī)構(gòu) 703
３）アルミニウム耐性の遺伝的側(cè)面 703
第４節(jié)　ファイトレメディエーション（植物による環(huán)境浄化） （Michael J. Sadowsky） 707
第５節(jié)　富栄養(yǎng)化の防止 （藤田　正憲／森　　一博） 713
１． 窒素?リンの排出と富栄養(yǎng)化のメカニズム 713
２．富栄養(yǎng)化対策のための植物浄化施設(shè) 714
３．水質(zhì)浄化植物による富栄養(yǎng)化対策とデータベース化 716
４．収穫した植物の有効利用法の開発 720
５．浄化植物への育種の試み 723
６．植物浄化法の課題 725
第６節(jié)　環(huán)境植林 （柴田　　勝） 728
１． はじめに 728
２． 早成樹種による商業(yè)植林 729
３． 環(huán)境植林 733
４． 森林の二酸化炭素（CO２）吸収能 734
５．地球におけるCO２濃度の変化 736
６． 森林の公益的機(jī)能 738
７． まとめ 740
第７章　植物バイオテクノロジーの將來(lái)展望
第１節(jié)　リスクアセスメント （佐野　　浩） 744
第２節(jié)　遺伝子組換え植物の生態(tài)系への影響 （橋本　昭栄） 753
第３節(jié)　持続可能な社會(huì) （新名　惇彥／佐野　　浩） 766
あとがき （吉田　和哉）　777

作者簡(jiǎn)介

奈良先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)バイオサイエンス研究科教授。

圖書封面

圖書標(biāo)簽Tags

無(wú)

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