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土壌植物栄養学研究室

(1)教員組織

(職種) (氏 名) (生年月日) (最 終 学 歴) (学位) (異動事項)

教 授

タカ

ハシ

マサ

アキ

昭和18年6月14日 京都大学大学院農学研究科博士課程修了 農博 助教授

ザワ

タカ

昭和24年9月17日 大阪府立大学大学院農学研究科博士課程修了 農博 助 手

スギ

ウラ

昭和42年7月15日 神戸大学大学院農学研究科博士課程修了 農博

(2)研究現況

植物は無機化合物である炭酸,硝酸,硫酸を大気中や水中から吸収し,その他の必須無機元素の助けを借りて,太陽のエネルギー を利用して有機物に還元し,個体を作り上げる機能を持つ自栄養生物である.ヒトを含めた動物や微生物の多くは、 太陽エネルギー が姿を変えた利用できる形のエネルギー を頼りにして生きている.健全な植物の生育は,大気環境と食糧を与えてくれる我々の生 活にとって欠くべからざるものである。

植物への無機養分の適切な供給は,作物の収量と栽培経費を決定する重要な要因であるが,同時に過剰の施肥による環境の汚染を 防ぐ.土壌植物栄養学研究室では,植物の生育の場である土壌中に住み,植物に有用な栄養を供給する土壌微生物の機能を活かし,

また,植物の養分吸収と光合成の機構を明らかにし改変することによって,植物の持つ能力と生産性を更に高めることを目指し研究 している.現在行われている研究のテーマは、

1)植物による無機養分の吸収戦略に関する研究

土壌中の窒素と微量必須元素Mnの利用に対する植物の戦略を分子レベルで理解し,活用することにより,養分の有効利用を遺伝 子改変により達成することを目指している。

2)植物内在性細菌の植物との協同による合成有機化合物の分解と窒素固定についての研究:土壌中の除草剤の分解を促進する とともに,その植物の除草剤耐性を高めることを目的に,植物組織内に生息する微生物の中から除草剤分解活性の高い微生物を分離 し,これらの植物内在性微生物による除草剤の効率的な分解除去について検討している.また,これまでにイネ科植物から分離され た例が多数報告されている窒素固定細菌をマメ科植物の根について検索し多数の株を得ている.現在これらの分離株の感染と窒素固 定活性の発現制御について解析している.

3)亜硝酸トランスポーターの機能の研究。

植物は,硝酸をアミノ酸に還元同化しているが、中間体であり、また、毒物でもある亜硝酸を素早く輸送するための亜硝酸トランス ポーター遺伝子をクローニングした.この遺伝子の発現や輸送機構について研究し,輸送機能の増強により窒素同化効率の改善され た植物の作成を目指している。

4)好熱性ラン藻Synechococcus elongatusの光化学系II反応中心複合体を用いた酸素発生機構の研究

光 合 成 の 酸 素 発 生 は 植 物 の 機 能 の 中 で 解 明 が 待 た れ る 重 要 な 機 能 で あ る . 常 温 性 の 光 合 成 生 物 よ り も , 好 熱 性 ラ ン 藻 Synechococcus  elongatusより得られる光化学系・反応中心は,構造がより安定であると考え,遺伝子操作を用いて,より生きた状態

に近い反応中心複合体を得,その構造を研究している。

5)植物を異種起源のタンパク質合成工場とする形質転換法の開発

光エネルギーを利用するほとんど経費の必要としない植物のタンパク合成系を利用して異種生物のタンパク質を作らせ,植物体 より簡単に回収するシステムを構築している.

食品代謝栄養学研究室

(1)教員組織

(職種) (氏 名) (生年月日) (最 終 学 歴) (学位) (異動事項)

教 授

ナカ

ヨシ

ヒサ

昭和19年3月4日 東北大学大学院農学研究科修士課程修了 農博 助教授

イヌイ

ヒロシ

昭和31年3月9日 大阪府立大学大学院農学研究科博士課程修了 農博 講 師

ヤマ

リョウ

イチ

昭和40年2月26日 大阪府立大学大学院農学研究科修士課程修了 農博 2000.10.1 昇任

(2)研究現況

生命維持は食物の摂取に始まり,消化を受けて栄養素として腸管から吸収された後,エネルギー生成,体構成成分の合成,生体調 節に利用され,種々の機能の複合により行われている.近年,食品中には3大栄養素および微量栄養素としてのビタミン,ミネラル 以外に生体機能を調節する因子の存在が明らかにされて来ている.これらは生体の種々の調節系に,あるときは相乗的に,あるとき には拮抗的に,また抑制的にと多種多様に発現する.生物はこれらの複雑な混合物としての食品を摂取しても,常に恒常性を維持す る極めて巧妙な調節機能をもっている.これらの因子をバイオファクターとして位置付け,研究が盛んに行われている.

食品代謝栄養学研究室では微量栄養素であるビタミンのまだ不明である生理機能について検討し,多くの成果をあげている.それ らはこれまでの学術論文にも現れている.すなわち,ビタミンB1,ビタミンB12,ビタミンC,ニコチン酸,ビタミンEの原生動物 であるユーグレナ(Euglena  gracilis)を用いた生合成経路の解明,さらに高等動物におけるこれらの新しい生理機能の発見である.

これらの研究を通じてビタミンB1を補酵素とする新規の2種類の酵素の発見とこれらの関与する新しいトリカルボン酸回路の発見が 行われた.さらにビタミンCを唯一の電子供与体とするペルオキシダーゼが見いだされ,その後,ほとんどの植物とある種の動物組 織にその存在が確認された.またビタミンB12の欠乏ラットを用いて,高等動物での補酵素への変換機構が解明され,ビタミンB12の バイオファクターとしての新しい機能が見出されつつある.ニコチン酸を一成分とするNADはエネルギー代謝に深く関わっているこ とはよく知られ,さらにタンパク質のADP-リボシル化反応およびサイクリックADP-リボース生成の基質にもなっている.この反応 が細胞分裂を初めとする種々の細胞機能制御に関与することを見いだした.これらの機構について細胞生物学および分子生物学的手 法を用いて検討を進めている.

格言の中に 医食同源 , 腹八分 という言葉があるが,これが栄養生理,生化学上でどのように有意に解釈できるのかを,ラッ トを用いて検討している.その結果, 腹八分 の飼料で飼育されたラットは,ガン発生,進行が抑制され,且つアレルギー発症も低 下することが証明された.そしてこれらのラットにおいて,明らかに各種疾病抑制因子が,たら腹食べているラットより数倍高くな っているのが認められ, 医食同源 という言葉が大きな意味を持つことが科学的に証明されつつある.

酸素は水と同様に動物の生存には不可欠であるが無意識裏に摂取できることから栄養素には考えられない.ところが酸素はガンの発 病,老化と深く関わっていることが知られ,もし大気中の酸素濃度を低く保つことにより,これらの現象が抑制されるならばヒトの 健康維持に大きく貢献することになる.また将来宇宙基地建設,海洋生活を行う場合,閉鎖系での酸素濃度の設定に示唆を与え得る ことになる.このような立場からの生理機構の検討はこれまでにはなく,低酸素条件下でのラットの飼育による生体の物質代謝を検 討している.

地球上で最も多量に存在するタンパク質は光合成に関与する炭酸固定酵素(Ribulose  1,5-bisphosphate  carboxylase/oxygenase, RuBisCO)で5%にも達するとされる.このことは地球上に生息する生物がRuBisCOから始まる食物連鎖に依存していると言っても 過言ではない.一方化石燃料の消費はCO2の大量放出につながり,結果的に地球環境の悪化,特に地球温暖化を引き起こしつつある ことが懸念されている.ユーグレナは40%CO2下でも生育可能であることを見いだし,この生物を用いて炭素固定によるCO2の低減下 への試みがなされ,CO2生物固定による地球温暖化防止と,生産されるユーグレナ細胞の食餌料としての利用による食糧危機からの 脱却を担おうとしている.

発酵制御化学研究室

(1)教員組織

(職種) (氏 名) (生年月日) (最 終 学 歴) (学位) (異動事項)

教 授

カワ

サキ

ハル

ヒコ

昭和18年4月5日 京都大学大学院農学研究科修士課程修了 農博 助教授

キシ

マサ

昭和35年8月11日 大阪市立大学大学院理学研究科 理博 博士後期課程単位取得退学

助 手

サカ

モト

タツ

昭和39年11月24日 大阪府立大学大学院農学研究科 農博 博士後期課程修了

(2)研究現況

微生物は食品や医薬品の製造,エネルギー資源の造成,環境の保全などに利用され,人類の生活に貢献するところが大きい.本研 究室では,微生物の生理機能を酵素や遺伝子などの分子レベルで解析し,その機能の発現や調節のメカニズムを明らかにして,生命 の仕組みの理解に役立てると共に,バイオテクノロジーとして微生物の有効な活用を計る研究を行っている.現在の研究課題は,有 用物質の生産や環境浄化などに利用する微生物の探索と改良,有用酵素や遺伝子の単離,構造解析および改良,およびその発現制御 メカニズムの解明などに重点をおいている.

1)脱ハロゲン酵素遺伝子の構造解析・改良と環境浄化への利用に関する研究:環境汚染物質であるハロゲン化脂肪酸を分解す る微生物を探索し,その分解酵素および遺伝子の解析と改良を行い,バイオリメディエーションへの利用を図っている.

2)微生物の環境(ストレス)応答に関する研究:微生物が極端な環境,例えば高・低温,酸性・アルカリ性,高・低浸透圧,

酸化・還元,乾燥,放射線,貧栄養,などのストレスにどのように応答してそのストレスを克服するのかを遺伝子発現のレベルで明 らかにしようとするもので,現在,カビの酸性ストレス応答に関して研究を進めている.

3)微生物の生産するプロトペクチナーゼおよびその遺伝子の解析と利用に関する研究:細菌のプロトペクチナーゼ(植物組織 よりペクチンを遊離する酵素)のリン酸による発現調節メカニズムを調べている.また,酵母でのペクチナーゼ発現制御メカニズム についても研究している.

4)分解系プラスミドに関する研究:微生物が農薬などの非天然化合物を分解する能力とプラスミドとの関係を調べるものであ り,分解系プラスミドにコードされている分解酵素遺伝子の分子進化のダイナミズムを解明し,環境浄化のための分子育種への応用 について研究している.

5)微生物の有用酵素および有用遺伝子に関する研究:産業用酵素の開発に関わるものであり,酵素生産株の検索,酵素の精 製・性質調べ,遺伝子クローニング,組み換え株による大量生産,および蛋白質工学による酵素の改変を主題とする.現在はスクロ ースホスホリラーゼ,ペプチダーゼ,7員環分解酵素などを研究している.

応用生物物理化学研究室

(1)教員組織

(職種) (氏 名) (生年月日) (最 終 学 歴) (学位) (異動事項)

教 授

タカ

ハシ

カツ

タダ

昭和13年3月4日 大阪府立大学大学院農学研究科博士課程修了 農博 助教授

フカ

はるみ

昭和26年4月14日 大阪府立大学大学院農学研究科 農博 博士後期課程単位取得退学

助 手

日比野

タケシ

昭和32年5月8日 京都大学大学院理学研究科博士後期課程 理修 単位取得退学

(2)研究現況

研究単位として本研究室は当学科の中で最も基礎的な分野を担っており,生命現象を物理化学的な立場で理解することを目的として,

酵素を中心とする生体高分子とそれが関与する反応系の熱力学的,動力学的ならびに状態論的解析を行っている.手法別に区分を設 けて整理すると以下のようになる.

1)生体高分子の熱力学的安定性:各種蛋白質の熱力学的安定性を精密に評価することを目的として,高感度の比熱測定装置を 用いて走査カロリメトリーを行い,熱変性に伴う過剰熱容量の観測とその理論的解析を行っている.

2)リガンド結合の熱力学的性質:蛋白質と特異的に結合するリガンドとの結合反応について,等温カロリメトリーを手段とし てその熱力学的解析を行っている.

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