東北大学遺伝生態研究センター通信 No. 12

(1)

東北大学遺伝生態研究センター通信 No. 12

著者

東北大学遺伝生態研究センター

発行年

1991-03

(2)

遺伝生瀬研究センター通信 h12

泉丸丸苧

摩ilfFiF;_盟__._i_qi

lGE'

1991. 3 Na12

FAOとIBPGR主催の国際植物遺伝子銀行の

設立準備会議に出席して(上)

東北大学･教養部江刺洋司昨年秋,突然,私の手元に国連食糧農業機関 (FÅo)と国際植物遺伝資源理事会(IBPGR)の両者連名の手糸肘i舞い込んだoそれは,両機関による調査結果に基づいて作った国際植物遺伝子銀行設立の素案が出来たが,この案について検討するための専門家会議を開きたいので,コンサルタントとして出席して欲しいと云うものであった｡どんな理由でこれらの機関に何の関わりもなかった私が指名されたのか知る由もなかったが,事が私の専門に関わることであった上に,その設立の理念が現代に生きる人類の一員として子孫に果たすべき当然の務めでもあると判断し,要請に応ずることにした｡そこで, 出席するからには,コンサルタントとしての務 FAOとIBPGR主催の国際植物遺伝子銀行の設立準備会議に出席して(上) トコンドリアワールドめを果たすことが出来るように,出発迄まだ一カ月半程の期間が残されていたので,私がかねがね懸念していた問題についての実験計画を急速繰り上げて実施し,中途半端ではあるにせよ討議に必要なデータを持ってRomeへ出かけることにした｡また, FÅo ･IBPGR主催の会議なので,国益に関わることもあろうかと考え, これに関して日本が従来とってきた姿勢を調べるために,筑波にある日本の農林水産省ジーンバンクに連絡をとり,その他に直接農水省の担当者とも連絡をとることにしたo驚いたことに, IBPGRへの日本の出資金がアメリカを超えて世界一で125万ドルに達しているのは良いとして,日本はFAOには加盟していながら, FÅo 吹東北大学･教養部熊本工業大学･工学部 1 7 司敏洋美刺田江竹平成3年度ワークショップ開催についてワークショップ｢紫外線増加などの未来環境下で植物の成育と微生物の生活はどう変わるか｣ -･=--一･日=一一一一一東北大学･遺伝生態研究センター菅洋10 ワーク･ショップ｢微生物の環境適応をめぐる遺伝子群の解明｣一一一一一一一日-=一･一-･一一･一一一日･一日---･･-･･東北大学･遺伝生態研究センター服部勉11 -ll

(3)

遺伝生態研究センター通庸 Nh12 中に設けられている植物遺伝子保全に関わる専門委員会にはアメリカと共に正式には加盟せずに(1990年において127カ国加盟),この5年ほどは単にオブザーバーとし傍聴していたに過ぎなかったのである｡そこで,私は電話でではあったが,日本政府が正式加盟について真剣に考慮するように要請せざるを得なかった｡国際遺伝子銀行創設の背景:周知のように, 現在種々の理由から野生種･栽培種に関わらず, 多くの植物種が絶誠の危機に瀕していると云われている｡ IBPGRはそれらの背景を予測可能･不可能なもの或は短期的･長期的なものに整理し,計12項目の要因に区分しているが,予測可能なものの主な原因としては何かを目的とした地域開発(農放牧地拡大･都市化･森林伐採等),不可能なものの主なものとしては農業体制の変革(新技術の展開･種子更新等)が挙げられている｡そこで, FAOが中心となって19 60年初頭から,絶滅の危機に瀕している植物種の中でも特に人類の未来にとって重要と思われるものを,有用植物遺伝子資源として国際協力の下に探査･収集･保存･評価しようとする動きが始まり, IBPGRはその先頭に立ってこの運動を世界的規模で実行してきた訳である｡一方,このような行動は先進国に対してだけでなく,多くの発展途上国に対してもそれぞれの国内に独自の植物遺伝子銀行を創設させる気運を盛り上げ,日本を始めとする先進国からの資金援助や世界銀行からの借款に基づき, 1990 年時点において世界中に計106の植物遺伝子銀行を建設させるに至っている｡その結果が種子戦争と云われるような解決困難な今日の状況を一層厳しいものにしてきた｡そこで, FAOは 1981年メキシコでの第21期会議において,各国遺伝子銀行間の相互扶助を促すために国際遺伝子銀行を設立することの必要性を勧告することになった｡つまり, FAOは国連の精神である国際協調と云う視点から,人類の生存のための環境保全と予測される人口増大に対応する食糧の確保とのためには,現代に生きる人達は植物遺伝資源を絶滅から守るために立ち上がらねばならない時期に来ていると,注意を喚起したのである｡にも拘らず,残念なことではあるが, 先進国側では育種家の権利保護の思惑を先行させ,他方,発展途上国においては歴史の苦い経験から資源ナショナリズムを優先させることになってしまい,銀行と称される機関の固有の機能である遺伝子預託者間での遺伝子交換が自由に行われるといった状況は今もって生まれていない｡日本やアメリカがFAO内の専門委員会に加盟してこなかった理由の一つもここにあったようである｡ところで,この対立こそが, FAOによる最初の繰言があってから凡そ20有余年に及ぶ長い期間が経過しているのに,例えば1972年の国連人間環境会議での｢かけがえのない地球｣のための勧告を始め, UNESCO (国連教育科学文化機関)やUNEP (国連環境プログラム)等の多くの国際機関の協力があったにも関わらず,地球レベルで人類社会全体の未来に貢献するための,植物遺伝資蘇保全に関わる国際的相互扶助機関の創設を妨げることになってしまったのである｡この種の銀行の創設を妨げたのはこれだけの理由ではないように思われる｡もう一つの原因には, FAOと,その後にCGIAR(国際農業研究協議グループ)を補佐するものとして1974年 /に設立され, FAOから独立することになった先のIBPGRとの確執があるように思われる｡提言したのは国連加盟の全ての国家が参加しているFAOであったものの,先行して実際に行動し実績を挙げてきたのがIBPGRであったことが,結果として,植物遺伝資源保全のための国際機関創設とその後の運営に関わる業務分担

(4)

遺伝生態研究センター通庸仙12 についての両者間協議に長時間を掛けることになってしまっている｡また,私だけの憶測かも知れないが, IBPGRがCGIARを基礎に創設されたことから,その活動が有用植物の遺伝資源の探査･収集･保管に限られて来たことが, IBPGRの業績を植物全体の地球規模での絶滅に対する危機感に応えるものと見なし得なかったことにも,国際遺伝子銀行設立の遅延の原因があるように思えてならない｡何故なら, FA OやIBPGRの委員も参加はしているものの, 1988年になってしびれを切らしたのか, FÅo 内の植物遺伝資源委員会に加盟していなかったアメリカが中心となって, FAOやIBPGRの計画とは別個に, Colorad州のKeystoneにおいて,より広範な植物遺伝資源の保全を目的とした国際会議を開催し,昨年早春にはインドの Madrasで二回目の会議を26ヶ国の参加の下に開き,そこでの結論を｢Final Consensus Report of the KEYSTONE Intornational Dialogue Series on Plant Genetic Resources J

として纏めている｡この国際会議のための基金は先のUNEP等の国際機関からだけでなく, 多くのアメリカ企業から提供され,この会議には植物生態学者や植物園関係者のEZ]体代表も加わっておるが,残念なことにソ連からさえ参加しているのに日本からは誰一人参加していないのである.第3回のKeystone会議は今年,引き続き開催されることになっているが,今回は日本からもどなたかに参加して欲しいものである｡このような先進国主導の植物遺伝子保全のための行動の場合にも,最大の障壁は資源ナショナリズムと言われる"Farmer's Right"とPlant Breeder'sRight"との相克にあることは云うまでもない｡しかし,このような新たな潮流が, 昨年9月のFAOとIBPGRとの間での植物遺伝資源の収集･管理･交換等の計画に関する議定書への調印に漕ぎ着けさせたと推定されるのである｡その結果,前者は主として管理運営面杏,後者は主として科学技術面を担当することになったoこうして,国際遺伝子銀行創立のための条件が整い,私宛の専門家会議への出席要請になったと思われる｡国際遺伝子銀行の枠組:云うまでもなく,我々の子孫のためにこれから何百年･何千年にも亙って植物の遺伝子を保全するのには幾つかの方法が考えられる｡培養細胞とした上で,動物細胞のようにダリセロール等の溶液に浮遊させた後に,液体窒素中で保管することカ亨出来るかも知れない.しかし,一般的には現地(insitu)煤存と称して,自然であるがままに保存し続けようとする(地域の保護区の設定や植物園の機能はこれに該当)方法と,外地(ex sitzL)保存と称して,繁殖地から離して特別な施設･設備を用いて行う方法とが用いられている｡後者でも, 根菜や球根類等の栄養繁殖器官でしか系統を維持し得ないものや,樹木･多年草の場合には, 手間と面積を必要とするが試験場や研究所等の隙場で類代栽培や管理をし続けることもやむを得ない(Field collection). それに対して, 種子を作る植物の場合には,特殊な種子を除いて,それらの遺伝子群を種子の状態においては比較的安定に長期間保ち得るので,手間も面積もとらずに容易に長期間に亙って保存出来ることになり,所謂｢遺伝子銀行｣なる概念を生むことになっている｡一般に,種子の寿命が水分含有量と温度が低い時に長いことから,各国の遺伝子銀行は長期保存のためには乾燥種子を-15℃以下で(Base collectioTl),交換用にはそれらを冷蔵庫で(Active collection )蓄えることによって運営されている｡尚,温度が低いほど種子中の遺伝子が安定なことから,アメリカでのBaso collectionの一部では液体窒素が用いられている｡従って十年単位程度での種子の

(5)

-3-遺伝生態研究センター通信 No.12 保管でも,相当のコストが掛かるので, Base collectionのための遺伝子銀行の運営には発展途上国等では相当の負担を伴うことになる｡その上,このための施設が何らかの災害･事故に遭わないとも限らない｡そこで,種子の長期貯蔵に際しては,重複保存が求められるが,そのためにはせめて二カ所に,この種の施設を造り, Ll 運営せねばならないが,これらのことも発展途上国にとっては経済的に相当の重荷である｡このような事情から, FAOは1985年の Romeでの植物遺伝資源委員会での第一期報告書の中で,国際相互扶助のためのBase collection施設を,エネルギーコストを全く必要としない永久凍土に建設することの計画を提案し,次いで, 1987年の第二期報告書で, FÅo のそれへの法的関わりの程度を4段階, A (国連の権限大)からD (各国政府の権限大)に区分し,各国に国際遺伝子銀行のあり方についてのアンケート調査を行う方針が示された｡この集計結果は1989年春の第三期報告書で紹介されたが, FAOが提起したような国際遺伝子銀行設立の重要性を認識するものの,多くの国の意見は依然として自国の権益をより重視するC 案に集中した｡この方向が明らかになって後, 1989年の秋には第四期会議が持たれ,ノルウェー政府から自国の北極圏にあるSvalbard島の永久凍土を国際遺伝子銀行設立のために開放しても良い,との意向が発表された｡それを受けて, IBPGRは直ちにノルウェー側と共に調査グループを結成して種々の面からの検討を始め,今回の専門家会議での討議のための素案を創り上げた｡ノルウェーの申し出には我々は謙虚に感謝せねばならない｡事実, Svalbard島の炭鉱の坑道を利用することは発掘の経費の節減になる点で,また,この島が永久凍土地帯にあるだけに地表から100mの深度での年平均温度は -3.5℃で,年間を通じてほぼ一定である点で, Base collectionのために好都合な場所である｡しかし,ノルウェーがこのような決断をしたのにはそれなりの理由もありそうである｡ひとつには,これまで北欧5カ国が既にスエーデンの Alnarpに-20℃で運転する共同利用の遺伝子銀行を設置し,運用する経験を積んでいたことが上げられよう｡また,実際は,炭鉱が有限の資源であっていずれ枯渇してしまうので,炭鉱に依存している島としては新たな経済基盤を模索せねばならない状況にあり,現に観光にも最近カを入れていることからして,島に多少とも人間が出入りするようになることを歓迎しているのかもしれない｡しかしそれはそれとして, Svalbard島には石炭搬出のための港があり, しかもメキシコ暖流のために北極圏にありながらその港の凍結期間は頻る短く,飛行場の施設を持つことは種子の搬入･搬出にも便利な場所である｡その上,各国遺伝子銀行間を結ぶための各種テレコミュニケーションシステムが直ぐ利用出来る状況にあることも高く評価された｡そこで, IBPGRは各国の遺伝子銀行や関連研究機関に, Svalbardに国際植物遺伝子銀行(S IS)を設立することの是非,及びそれへの期待についてアンケート調査を行っている｡このアンケートの結果は,今回の会議の補足資料の一つとして提出された｡解答を寄せた国の半分はSIS設立の精神とその効用に大きな期待を寄せているが,期待を寄せない国も同数あった｡しかし,それらの国でさえもその精神については高い評価を与えており,非協力の理由も, 根菜･球根･果樹･樹木等のinsitu或はField 保存を重視しているからとか,或は-3.5℃では中途半端でBase QOllectionとしては不適切なので預託に耐えないと考えられるからとか云うものであった｡それに対して,日本のアンケート先からの解答は｢我が国では-15℃の長期保

(6)

-4-遺伝生態研究センター通借 NB12 存用のものと, -1℃の短期保存用のものが既に稼動しており,発電機も隔離して設置し,更にsub-bankを設けて重複貯蔵も行っていて, 何らかの不慮の事態にも対処しているので,日本以外の場所に遺伝子を預託するつもりはない｡また,荷造りや移送の費用も馬鹿にならない額/ になってしまう｣というもので,国連中心主義を唱える国からのものとは思えず,日本人の一人として恥ずかしいものであった｡少なくとも何十年と云う単位での貯蔵を考える時に, -20 ℃で十分なのか議論されているのに, -15℃で満足し,発展途上国以上に移送費を問題にし, 食糧安保論まがいに外国には頼りませんと云うものであった｡人類の一員としての責務･自覚を感じさせる言葉はどこにも見られない｡国連に関わって仕事する人達の仕事ぶりに接するにつけ,もしこのような態度は日本人が自国の農業保護を叫んでいるうちに,知らず知らずの間に我々皆の身に付いた利己的体質から来るとすれば,看過出来ないことで,近い将来に日本を再び世界の孤児に追いやることは間違いないと思われる｡ SIS設立専門会議での審議過程: この会議は昨年の12月4日から6日にかけて, RomeにあるIBPGRの本部建物内で13名がテーブルを囲む形で持たれた｡議長団席にはFAO代表のDrJ.T. Esquinas-AIcazar, IBPGR代表の Dr.D.H.Stolen,そしてSISを受け入れたノルウェー側からDr.A.Woldの3名が着き,初日は3人の挨拶で始まったが,大部分の審議は Dr.Woldの司会の下に運営された｡一方,アンケート結果を踏まえた上でのSIS構想の大網についてはIBPGRのDr.Y.J.Adhamが, Sis 創設の予定場所や洞窟の作り方などについては地元の炭鉱会社の技術者であるDr.T. Johansen が,また洞窟内に施設する棚の構造･配置,移送用コンテナと貯蔵用容器の素材･大きさについては同じくIBPGRのDr.R.Smithが,それぞれ分担して調査した結果に基づいて作った素案の説明を行った｡ Dr.Esquinas -AIcazarの挨拶の中での特筆すべき点は,預託遺伝資源のFAOへの所有権移転による自由な供給体制の確立, SIS類似の国際銀行の南米の高山とか南極Filへの増設の要望であった｡ Dr.Adhamの報告はここに至る迄の経過に重点が置かれたが,各国の関連機関や施設に計756通のアンケートを送付したが, 期限内の解答は144通しかない上に,強い期待感を伝えてきたのはその半分しかなく,非協力的な機関が特に先進国側に多いことを嘆いていた｡特に,座長のDr.Woldの指摘もあったが, 果樹や樹木に関連した機関からは,期待感が一つも寄せられなかったことに,強い憂慮が示された｡尚,初日の昼食時にFAOの代表から, FAOの植物遺伝資源委員会に日本政府からの正式の加盟申請が極く最近あったことについて, お礼が述べられて頗る嬉しかった｡それについては帰国後に事実であることを確かめた｡実質的な討議は,初日午後からのDr.Johans- enの報告に関連して始められた｡最初にSval-bard島の気候と土中の深度に関連した温度変化についての説明があった｡地表では冬季の最低気温が-33℃ (3月)から夏季の最高気温が十16℃ (7月)までの問で変動するが,地下に潜るに連れて年間を通じての温度変化の幅は次第に小さくなり,地表から100mに遺した地点で年平均-3.5℃,更に深くなると凡そ-7oC に達すると推定されるが,この深度まで掘削を進めるには相当の費用が掛かり,また,入り口からの距離が長すぎると施設運営に不便を来たすことから-7℃ではなく,丁3.5℃地点を前提にして作業を進めてきたこと,従って炭鉱坑道の再利用を考える場合にも,同じ温度地点を

(7)

-5-遺伝生態研究センター通信 No.12 仮定して場所の選定を行ってきたことが報告された｡尚,更に掘り進めると,再び温度は上昇に転じること,この地域の炭鉱は1997年には廃坑になる予定であることが明らかにされた｡そこで,彼は坑道を利用するA :月案と,氷河から離れている山岳の堆積岩層(50m)の奥に更に200m掘り進め,地表から100mの所に新しくSIS施設を作るC案の三案を提示し,比較検討を求めた｡ β秦は空港から遠すぎることで,初めから対象外とされた｡ A案は廃坑直前とも云える坑道入り口から150mの所にSISのための横穴を両側に多数掘削すると共に,それから奥の坑道を閉鎖して活用しようと云うもので,掘削費用を比較するとC案(140万S)の凡そ1/4で済むのが評価出来,アメリカ側の IBPGR委員であるDr.Taoはこれを支持した｡それに対して,私は(:案を推したが,理由として第-に,炭鉱特有のメタンガスの排除等を含む維持費がA案では頗る高くつくのに比べて, C案では1/5で済むので, 75年経過するとそれ以降は経費計算の上で比較してもC案が益々勝ってくること,僅かではあるがより空港に近いこと,将来必要に応じて技術的に洞窟内の貯蔵空間を拡張できること,また, FAOのDr. Esquinas-AIc'azarが挨拶で訴えたように国際遺伝子銀行を他の地域にも将来増設するとすれば,洞窟のサイズを鉱山会社のものに合わせるのではなく, IBPGRやFAOとして決める規格に標準化し得ることを強調した｡ Dr.Taoは当初の経費があまりにも大き過ぎるとして決着が付かず,そのままコーヒーブレイクに入った｡やむなく,私はこの時間を利用して,白板に今後300年後迄の総経費を算出して表にした上で, 更に物価上昇が5 %を想定した場合を書き加えて,目に見える形でC案の優位性を立証しておいた｡休憩終了後,更に短時間の討論がなされたが,挙手による投票の結果, Dr.Taoを始め全員が(:秦に賛成し,それに決定した｡これらの討議過程で, SISの維持管理費用の算定が,ただ一名の有為な青年(コンピューター操作可能)の雇用を前提としてなされたこと, 更に,その結果として,この青年のための住居･作業場は全て空港近くの鉱山会社所有の建物も当面は借用することでSISを発足させる予定にあることが明らかにされた｡このような寒冷地で,空港とSIS問の移動やSIS洞窟内での作業を考慮した時に,ただ一名の雇用が人道的にも妥当か否かが,引き続き問題になった｡何故に, 一名だけの雇用としたのか,尋ねたところ, Dr.Woldはアンケート調査結果から,預託が相当量に連すると思えず, -名分の仕事量しか確保出来ないと推定していることを明らかにした｡この原因として色々なことが考えられることが,こもごも述べられた｡主な意見としては, 重複預託をするとしても, Base collectionに利用するとしても, SISが遠過ぎること,保管温度が-3.5℃でBase collectionとしては不適切であることが挙げられたが,これらの議論は翌日も続いた｡尚,これら以外にもSISのための洞窟の構造や入り口の扉の設置の仕方などについての討議がなされた｡二日目の早朝,アルゼンチンからのProf. Lesinoが, SISの温度管理を理想的な-20℃ で行うためのユニークな意見の陳述があった｡彼女の意見は, SISへの預託希望者を増やすための鍵は, SISを-20℃で運営することにあるとの視点から,冬期間の低温を夏期の洞窟内の /冷却に利用すると云う案で,冬期中は-20-30 ℃に冷えた外気を直接に内部に導入し,夏期には冬期間を通じて外気によってアルコール等を含む水溶液を過冷却状態にしておいたものを, 貯蔵庫内の壁面に配管した貯蔵管の中に誘導して,夏期にも貯蔵庫内の温度を-20℃内外に保とうと云う試みである｡私は直ちに,彼女の

(8)

遺伝生態研究センター通借 No.12 提案を支持したが, Dr.Taoが前日問題にした当初の設備費が更に莫大な額に達するようになるとの意見も出て,昨日の激論に戻りかねない雰囲気が生じ,最終的にDr.Woldからのこの計画はエネルギーコストをかけないものとして考えるように依嘩されたものであるとの意見表明があって後,彼女の提案についてのこれ以上の討議は座長決断で中止された｡朝のコーヒーブレイクの後,前日の洞窟の大きさと関連して問題になった,使用する種子貯蔵用の容器の素材･大きさ,保管棚の大きさと配置,移送用のコンテナの素材･大きさ等についての, Dr, Smithの報告を基にした討論に入った｡しかし,ここでの議論の大部分は,後述する私の懸念と関わることなので,次の項で紹介するとして,私が同意出来るのは殆どなかったことだけを述べておきたい｡ (次号につづく)

ミトコンドリアワールド

真核細胞において呼吸･ ATP合成を行う場であるミトコンドリアには,核と同じように遺伝情報としてのDNAがあり,独自のDNA合成･複製系及び蛋白質合成系が存在している｡ミトコンドリアDNAは核DNAと違い,環状であり, AT含量が多く,またクロランフェニコールによって蛋白質合成が阻害されるなど; 原核細胞のDNA ･蛋白質合成系と似ているところが多い｡ミトコンドリアの分子遺伝学的研究は,核に比べて著しく遅れている｡その理由として(1) 均一なミトコンドリアの分離が難しい, (2) ミトコンドリアで発現できる適当な宿主-ベクター系がない, (3)ミトコンドリアに特異的に遺伝子を導入することが困難である, (4) 特に輔乳類の場合, in uitroでの実験系が困難である,ことなどがあげられる｡しかし,遺伝子操作技術が発達し, 1981年SangerらによってヒトミトコンドリアDNAの全塩基配列が決定されてから,ミトコンドリアDNAへの関心が急速に昂まった｡酵母や高等植物でもミトコンドリアDNAの構造決定が進んでおり,これ熊本工業大学･工学部竹田真敏までベールに包まれていた細胞質に関わる細胞の遺伝学的解析が分子レベルでできるようになった｡この小論ではその一部を紹介する｡ Ⅰ.ミトコンドリア蛋白質のシグナル配列1) ミトコンドリアDNAの大きさは,ヒト(16 kb),酵母(19-75kb),高等植物(200-2500 kb)と生物種によって実に多様である｡しかし,ミトコンドリアDNAによってコードされる蛋白質は40-50種とDNAの大きさに反してあまりちがいはない(表1)｡したがって, ミトコンドリアに存在する蛋白質は400-600 種類といわれるが,その大部分は核遺伝子に支配されている｡ミトコンドリアATP合成酵素はFIFo-A TP合成酵素とも呼ばれ,触媒部位Flと内膜成分F｡から成るが, Flを構成するa, β, 7･, 6, 8サブユニットはいずれも核遺伝子に支配される｡そのため一般的な核支配のミトコンドリア蛋白質と同様に,前駆体のN末端にはミトコンドリアへの移行に必要な膜透過と進入のシグナル配列(延長ペプチド)をもっている｡シグナル配列はミトコンドリアへ移行されるとプ

(9)

ー7-遺伝生態研究センタ-通庸 Nh12 ロチアーゼによってプロッセシングを受け,成熟体となってF,F｡に分子集合する.しかし, 高等植物のαサブユニットだけはミトコンドリア遺伝子にコードされる(義).事実,高等植物のαサブユニットはミトコンドリアへの移行に必要なN末端のシグナル配列をもっていない.しかし,シグナル配列を除くと,驚くほど核支配のαサブユニットと似ている(因に酵母とマメの場合,アミノ酸,塩基レベルでいずれも70%以上相同性がある)0 FIF｡は,細菌形質膜や葉緑体チラコイド膜にも存在しており, これらにもシグナル配列はない｡しかし,いずれのFIF｡構造はよく似ており,特に触媒中心を構成しているα, β, γのサブユニット比は化学皇論的にも同一(3:3:1)である｡以上の事実から,シグナルは進化の過程(ミトコンドリアから核へαサブユニット遺伝子が移行?) で,ミトコンドリアから核遺伝子へ賦与された一種の'通行手形'のようなものと考えられる. とすれば,一体何時,どのようにしてシグナル配列が核遺伝子に賦与されたのか? この間題はミトコンドリアの起源及び細胞の進化を考察する上で極めて興味深い｡ Ⅱ.ミトコンドリアDNAの働き

酵母(SaccharoTnyCeS CeT･eUisiae , pe株)

をエチジウムプロミド(EtBr)などで処理すると,ミトコンドリアDNAを容易に消失させることができる(po株)｡また,条件によっては,ミトコンドリアDNAが一部残っている株 (p-)やミトコンドリアDNAにpointmutat-ionがおこっているmit一株やsyn 株も分離で/ きる｡これらはpetitemutantと呼ばれる一群で,ミトコンドリアの機能を調べるのに何かと都合がよい｡ Ⅱ-1.細胞の癌化2) グルコース培地(YPD)で生育させた酵母を観察すると, p'株に比べてpO株は小さく, 細胞表面も滑らかなのがわかる｡つまり,ミトコンドリアDNAの有無によって酵母細胞表面の性質が遵うことが予測される｡ベンツピレン(benzopyrene)などの変異原物質(Chemical carcinogen)を辞母に作用させると,ミトコンドリアDNAは核DNAより修飾されやすいため,先ずミトコンドリアD NAが変化を受け,ミトコンドリア蛋白質の合成が阻害される｡続いて核遺伝子に変異がおこり,細胞表面の性質が変わり,細胞の癌化が起こると考えられている｡ Ⅱ-2.酵母線状プラスミドとの不和合性3) 乳糖資化性酵母(KIzLyUerOmyCeS bctis ) から発見されたキラープラスミドは線状構造をとり,その5′ 末端にはプラスミドDNAのプライミングに必要な蛋白質をもっており,細胞質で複製される｡このプラスミドをCytoduc-tion法でS.ceT･euisiaeに導入してやると, po 株では安定に複製されるが,一部のβ+株では不安定となる｡ミトコンドリアDNAに起因する事例は他の生物でも報告されている｡高等植物の細胞質雄性不稔にミトコンドリア遺伝子の組み替えが関与していること,ヒト小児遺伝病のtlとっミトコンドリア脳筋症(MELAS)の原因がミトコンドリアt RNAの-塩基の置換によることなどは記憶に新しい｡参考文献 1)竹田真敏,科学, 56, 468-477 (1986)

2) wilkie, D.&Evans, Ⅰ. TIBS, 7,

147-151 (1982)

3) Gunge, N. et al. The 15th tnt. Con.

Yeast. Gemet. & Mol.Biol. (1990).

(10)

-8-遺伝生態研究センター通信 No,12 表ミトコンドリア遺伝子遺伝子産物噂乳動物酵母高等植物ゲノムサイズ(Kb) 14-18 19-75 200-2500 リボソームRNA 大サブユニット小サブユニット 5S t RNA シトクロムC酸化酵素サブユニット1 サブユニット2 サブユニット3 アポシトクロムb F.For A T P合成酵素 αサブユニットサブユニット6 サブユニット8 サブユニット9 リボソーム結合蛋白質

Va rI/S5

S1 3 NA DH遺元酵素サブユニット1-6 RNAプロセッシング酵素(Maturase) シトクロムb シトクロム酸化酵素Sub. Ⅰ その他 16S 21S 26S 12S 15S 18S + + 22種 25種 ∼30種十十 + + I+ 十一一一 6 + + + + I+ + + +I + 十十十十 + + + + +

平成3年度ワークショップ開催について

平成3年度ワークショップに｢紫外線増加などの未来環境下で植物の成育と微生物の生活はどう変わるか｣と｢微生物の環境適応をめぐる遺伝子群の解明｣の2課題が採択されました｡それぞれの課題について,企画担当者から紹介していただきました｡関心の持たれた方は,当研究センター共同利用掛まで開催日時･場所等をお問い合わせ下さい｡

(11)

-9-遺伝生態研究センター通庸 NA12

｢紫外線増加などの未来環境下で植物の成育と

微生物の生活はどう変わるか｣

ワークショップのねらい人類が放出したフロンガスなどによる,地球を取り巻くオゾン層の破壊や,二酸化炭素濃度の上昇に伴う温室効果による,温度上昇などが心配されその結果,地球の未来環境においては, 地表に到達する紫外線主が増加したり,地表温度の上昇による天候異変などが懸念されている｡紫外線は生物系に障害をもたらすので,生態系やいろいろの生物種に対する紫外線の影響について,基礎的知見を集積しておくことは急務である｡特に,作物生産に対する影響については, 紫外線の到達度の大きい熱帯地方を主たる栽培地とする重要な作物であるイネに対する影響の予測なども重要である｡上述の二酸化炭素の増加,及びその影響として現れる温室効果による温暖化と,紫外線増加の相互作用なども今後の大きな研究課題である｡イネなどのような暖地型作物と反対に,動物生産の大きな基盤である温帯性牧草の中で寒地型牧草などの成育は,也球の温暖化によりその栽培適地が深刻な影響を受ける可能性も考えられる｡一方,微生物については,カビ類の胞子形成にたいする紫外線の効果などが知られているが, 紫外線の増加は植物の病原微生物の動態に大きな影響を及ぼす可能性も考えられ,このことは耕地生態系のみならず生態系一般においても, この紫外線の増加が植物一微生物の相互関連にどのような影響を及ぼすのかについての,研究の重要性を喚起するであろうと思われる｡また,予想される紫外線増大にたいして,耐性を有する作物の遺伝資源の探索も極めて重要企画担当者菅洋 (東北大学遺伝生態研究センター) な課題であり,その際には耐性の機作の解明とともに,耐性系統を選抜するための方法についても同時に研究される必要がある｡耐性の枚作の解明を通して生理的なあるいは栽培学的な対応について知見が得られることも期待される｡今回,上記のようなワークショップを組織したのは,地球の未来環境問題にたいする以上のような現況に鑑みこの間題について現状を把撞し,今後の問題点を摘出するためである｡また, 当研究センターでは,農学研究所の時代から, 環境制御装置を使った植物の環境反応についての研究では.長い伝統と研究集積があるので上記の問題に実験生態学的に接近するための方法論や,その期待される成果などについても論議したいと考えている｡具体的実施計画ワークショップの実施は,平成3年の秋以降に2日間の予定で,当センターにおいて開催する予定である｡現在討議のための話題提供あるいは総括的論議のために,橋本徹(神戸大学理学部),稲田勝美(鳥取大学乾燥地研究センター),本田雄一(島根大学農学部),佐々木恵彦(東京大学農学部),近藤矩朗(国立環境研究所),佐藤洋一郎(国立遺伝学研究所),大滝煤(東北大学遺伝生態研究センター),熊谷忠 (東北大学遺伝生態研究センター),庄司舜-(東北大学遺伝生態研究センター),佐藤雅志 (東北大学遺伝生態研究センター)の各氏の参加が予定されている｡ここで取り上げる予定の話題の内容について, 二,三紹介すれば, ｢植物成育における光とく

(12)

-10-遺伝生態研究センター通信 No｣2 に紫外線の役割｣, ｢紫外線増加と植物,病原菌複合効果｣, ｢未来環境下における草地資源｣な相互作用｣, ｢森林樹冠下の光環境をめぐって｣, どがあり,未来環境特に紫外線が増加した光環｢紫外線耐性作物育成のストラテジー｣, ｢植物墳下における植物の成育や微生物の生活の変化の紫外線耐性と遺伝資源｣, ｢環境変化の遺伝下や,温度上昇との関連などについても言及されレベルでの影響｣, ｢微生物に対する光と温度のる予定である｡

｢微生物の環境適応をめぐる遺伝子群の解明｣

一分子遺伝と微生物生態との新しい接点の探求一企画担当者服部勉 (東北大学遺伝生態研究センター) 本センターのワーク･ショップは,平成3年度から新しい方針で運営されることになりました(本センター通信Noll参照)｡今回の企画は,この新方針に沿って構想されたものであります｡微生物の環境適応の問題いうまでもなく微生物の環境適応は,微生物の生態を論ずる際の中心課題のひとっであります｡不幸にして自然の場から単離･純粋培養した微生物を使って,その増殖や代謝能を研究してきた従来の微生物学では,この環境適応の問題は,寧ろ微生物の変化性として理解され,微生物の真の(-自然における)姿を識る致命的な障害として考えられてきました｡｢培養細胞の示す生理的質大部分は,アーティファクトにすぎないかもしれない｣という有名なKluyver の言葉が思い出されます｡こうした事情もあって,微生物の環境適応の現象は,これまでの微生物生態研究では,それほど多くの研究がなされてきませんでした｡しかし遺伝子分子のレベルから見ますと,微生物の変化性はかなりの程度解析可能であり, 今後その可能性を更に大きくしていきうると期待されます｡最近の研究が示しますように,微生物の環境適応には遺伝子分子のはかにさまざまな分子の関与が見られるようであります｡こうして環境適応の問題は,微生物生態のみならず,分子生物でも中心的課題のひとつに数えられるようになっております｡つまり,今や微生物の環境適応の問題は,分子遺伝,微生物生態共通の重要課題になりつつあるわけであります｡今回のワーク･ショップは,このような状況に即応し,微生物研究の新しい高揚をもたらすのに貢献しようとするものであります｡ワーク･ショップの主な課題まず第-に,分子遺伝または分子生物における最近の進歩とその問題点について,第-線の研究者の方々のご発言が期待されます｡そこでは,細胞の分裂周期とchromosomal gene,細胞の浸透圧調節機構と遺伝子,胞子形成の分子機構と制御遺伝子,さまざまな環境刺激に対応して生ずるタンパク分子のリン酸化を中心とした連鎖反応と遺伝子発現の制御などが中心になる予定です｡ついで生態研究者から細菌が実際生きている条件に即したコメントや問題提起が期待されます｡ここでは,従来の微生物生態の研究が,ともすれば条件規定の暖味な不確実なデータに終始しがちであった点をどのように克服していくかも,大きな課題として浮かび上がってくることでありましょう｡しかしその場合も, -ll-･一一

(13)

遺伝生態研究センター通信帆12 どのような点から取り組んでいくのかの検討が望まれましょう｡ところで,ワーク･ショップでは第二に,分子逮危(または生物)研究者と微生物生態研究者の知的交流,研究技法や研究材料(菌株をふくむ)の交流,さらには共同研究の可能性の拡大などを促進することであります｡将来に向けて,いろいろな構想の可能性を探求でさればと考えます｡そして第三に,密かに願っていることとして, 微生物研究の流れでは両端的な性格の分野の研究者に集まっていただくわけですので,この機会に｢20世紀の間,人間は微生物について, 果たしてどれだけのことを理解するようになったのか?また, 21世紀に,どんな課題点を残そうとしているのか?｣こんなことについても, 意見交換できれば,幸いだと思っています｡具体的日程ワーク･ショップは, 6月7-9日にかけて行われます｡まず7日午後から8日午前にかけて,話題提供をお願いした分子遺伝(生物)研究者数名の方々と問題提起とコメントをお願いした数人の微生物生態研究者とで,前半の討議を行います｡ここでは,できるだけ広範な問題について,集中的な討議,意見交換のできるこお詫び: No.11′P.5とP.6の土壌調査地点の潟の説明文,ハルビン付近を港陽付近と,藩陽付近を-ルピン付近と,またP.6左欄上から6行目清の始皇帝を秦の始皇帝と訂正いたします｡読者および著者にご迷惑をお掛けした事を,お詫びいたします｡編集後記皆様のご支援により研究センター通信は今B] で12号を数えるまでになりました｡これからも, よろしくお麻いいたします｡本研究センター通信は,遺伝生態という新しい学問分野をめぐる,国内外の研究のトピックス,意見,書評など多様な内容で構成しております｡皆様のご投稿を編集部までお寄せ下さい, お願いいたします｡共同利用掛では研究センター通信用の原稿用紙も用意しておりますが原稿はワープロ,市販の原稿用紙等でも結構です｡とが期待されます｡また,ワーク･ショップの後で出版する予定のI GEシリーズの執筆計画についても,話し合われます｡ついで, 8日午後から9日午後にかけて,微生物生態分野を中心とした一般参加者(30-40 名程度を予定)の方々を交えて,表記のテーマでパネル討論会をもちたいと考えます｡パネラーには,下記の分子遺伝(生物)研究者の方々を予定しております｡吉川寛(阪大医) 中田篤男(阪大倣研) 水野猛(名大農) 小林泰夫 (東京農工大農) 敬称略今後の準備日程以上が現在考えている企画の内容ですが,実際のプログラムをつくる迄には,まだいろいろと打合せる必要があります｡とくに,このワーク･ショップでは討論依頼者の方々との事前の意見交換を重視しております｡ 4, 5月の間, この作業をすすめ,より実りの多い集まりにしたいと願っております｡予定ですと, 5月はじめに,プログラムを作成することになります｡関心のおありの方には, 予め本センター共同利用掛まで,ご連絡しておいていただけると,好都合に存じます｡東北大学遺伝生態研究センタ-通悟Na1 2 平成3年(1991年) 3月編集･発行東北大学遺伝生態研究センター〒980 仙台市青葉区片平2丁目1 - 1 電話 022-227-6200 (代表) 共同利用掛(内) 3130 FAX 022-263-9845 ｡研究センター通信の題字は元東北大学学長, 石田名春雄先生の自筆です｡

iE?

は東北大学遺伝生態研究センターのシンボルマ-クですo

I GEはInstitute of Genetic Ecologyの略

称です｡