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窒素固定

  • 農学部/生命農学研究科
  • 生物機構・機能科学専攻

教授 藤田 祐一[ふじた ゆういち]

https://www.agr.nagoya-u.ac.jp/~microbio/index.html

シーズの概要

シアノバクテリアなどのもつ窒素固定の能力を作物などの有用光合成生物に付与することを目標とする研究を展開している。

シアノバクテリア、L. boryanaのゲノムに窒素固定に関連する遺伝子群が集中している窒素固定(nif)遺伝子クラスターを発見、この遺伝子クラスターに窒素固定遺伝子群の発現を制御するマスターレギュレータ遺伝子cnfRcyanobacterial nitrogen fixation regulator)が存在することを見出した。CnfRは低酸素を感知して窒素固定遺伝子群の転写を誘導する転写活性化タンパク質として働く。更に遺伝子クラスターのもう一方の端には、低酸素条件下でもクロロフィル供給が可能となるように別の転写制御タンパク質ChlRがコードされており、低酸素でのクロロフィル・ヘム・ビリン色素の供給が可能となることで、ニトロゲナーゼの活性維持のため光合成と呼吸を稼働させることができる。
本研究成果は、光合成生物への窒素固定遺伝子群の導入による「空気を窒素肥料とする農業」への応用が期待される。

対象:
シアノバクテリア、葉緑体、窒素固定、嫌気環境適応、転写制御、鉄硫黄タンパク質

想定される適用分野:
藻類バイオ燃料、肥料、育種、環境



キーワード

窒素固定・シアノバクテリア・酸素パラドクス・嫌気環境適応

主な特許

  • 「生物窒素固定制御因子及びその利用」特願2014-054088

主な論文

  • Tsujimoto, R., Kamiya, N., and Fujita, Y. (2014) Transcriptional regulators ChlR and CnfR are essential for diazotrophic growth of nonheterocystous cyanobacteria. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 111, 6762-6767.
  • Muraki, N., Nomata, J., Ebata, K., Mizoguchi, T., Shiba, T., Tamiaki, H., Kurisu, G. and Fujita, Y. (2010) X-ray crystal structure of the light-independent protochlorophyllide reductase. Nature 465, 110-114.