九町研究室

地球の大気の約80％は窒素ガスです。窒素ガス（N2 ）からアンモニア（NH3）を合成する化学反応は、窒素固定（ちっそこてい）と呼ばれます。

アンモニアは植物などの窒素肥料となります。植物に吸収されたアンモニアは、タンパク質やDNAなどの生命に重要な物質を作り出すために使われます。窒素固定に由来するこれらの物質は、食物連鎖を経て私たち人間の成長にも使われています。

地球上で行われる窒素固定の半分以上は、バクテリア（細菌）により行われています。残りは工場で工業的に行われています。窒素固定バクテリアはさまざまな種類のものが存在しますが、その多くは土壌や海洋など身近な環境に生息しています。

私たちは、窒素固定を行う能力を持つフランキア（Frankia）というバクテリアを研究しています。フランキアは放線菌と呼ばれるバクテリアの仲間で、分裂後も細胞が離れずに糸状に伸びて成長します。これを菌糸（きんし）といいます。フランキアは菌糸の先端にベシクルと呼ばれる丸い球状の構造を作り、そこで窒素固定を行います。

ベシクルは、窒素固定を行う酵素（こうそ）タンパク質を酸素（さんそ）から守る働きを持ちます。窒素固定酵素は酸素にとても弱く、多くの窒素固定バクテリアは酸素が薄い環境でしか窒素固定を行いません。

しかし、フランキアは酸素がたくさん存在する環境でも、呼吸を盛んに行ってエネルギーを得て、活発に窒素固定を行えます。ベシクルを覆っている厚い細胞壁が、内部への酸素の流入を防いでいるのです。

フランキアは樹木と共生することもでき、森林再生の手助けをしています。共生は根に作られる根粒（こんりゅう）で行われます。共生が起こる樹木は200種以上が知られており、身近な植物ではグミやヤマモモ、ハンノキがあります。

桜島にはハンノキ属の植物（ヤシャブシ）がたくさん生育しており、根元の土を掘ると、根粒を観察することができます。噴火による溶岩流で焼失した植生の回復に役立っています。

ベシクルの形成や樹木との共生に必要なフランキアの遺伝子は、ほとんど分かっていません。私たちはそれらの遺伝子を発見することを目指して研究を進めています。

私たちは放射線や化学薬剤を用いることにより、ベシクル形成や共生に異常を示す変異体を多数単離しました。ゲノム解析や遺伝子導入などの技術を用いて、それらの異常の原因となっている遺伝子の同定に取り組んでいます。