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Studies on the furan fatty acid biosynthesis pathway in soybean and its effect on agronomic performance.

Research Project

Project/Area Number 20H02960
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Anai Toyoaki  九州大学, 農学研究院, 教授 (70261774)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 渡邊 啓史  佐賀大学, 農学部, 准教授 (40425541)
鈴木 章弘  佐賀大学, 農学部, 教授 (50305108)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Keywordsダイズ / 突然変異体 / フラン脂肪酸 / 明所臭 / 突然変異遺伝子 / 種子成分 / 農業形質 / 油脂品質
Outline of Research at the Start

光照射した際、ダイズ油脂に生じる「明所臭」と呼ばれる独特の臭気は、PUFAの酸化とは異なるメカニズムを介して生成されることが、近年明らかになってきた。
そこで、本研究では、①我々がダイズ突然変異体ライブラリーから単離した、「明所臭」の原因と考えられるフラン脂肪酸を種子中に蓄積しない突然変異体を用いて、フラン脂肪酸の生合成に関与する遺伝子の同定を行うとともに、その生合成経路を解明する。 さらに、フラン脂肪酸の植物体における生理機能についても、これまで殆ど報告がないことから。
②フラン脂肪酸がダイズの農業形質に与える影響についても合わせて解析を行い、その生理的な役割の解明を試みる。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we have identified two soybean genes (Glyma.04G054100 and Glyma.20G201400) that play a role in producing furan fatty acids from four low furan fatty acid soybean mutants. We also found that one of the genes (Glyma.20G201400) encodes a fusion enzyme that can catalyze a reaction typically requiring two different enzymes in the cyanobacterial pathway. When we over-expressed these genes using a hairy root system, we observed that they could synthesize furan fatty acids independently, but their co-expression had a synergistic effect. Interestingly, the soybean lines carrying the low furan fatty acid mutant gene did not experience any negative effect on their growth or yield, and we could not observe any unpleased odor when that soybean oil was exposed to light.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

フラン脂肪酸は脂肪酸の構造内にフラン環を有する脂肪酸で、様々な生物種に分布しており、活性酸素除去等に関わっている可能性が示唆されているが、その生合成経路はラン藻の一種で報告があるのみで、植物では全く明らかにされていなかった。一方で、フラン脂肪酸はダイズ油脂中にも含まれているが、油脂への光照射の際にフラン脂肪酸の分解により生じる不快臭である「明所臭」の除去が極めて重要な課題となっていた。そこで、ダイズのフラン脂肪酸合成遺伝子が同定され、油脂中にフラン脂肪酸を蓄積しないダイズが実現すれば、植物におけるフラン脂肪酸の合成経路の解明に加え、ダイズ油脂の商業的価値の向上にも大きく貢献できると考えられる。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (1 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 2 results) Book (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Improvement of soybean seed oil quality using fatty acid mutants2023

    • Author(s)
      Anai Toyoaki
    • Journal Title

      Nippon Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi

      Volume: 70 Issue: 1 Pages: 47-51

    • DOI

      10.3136/nskkk.NSKKK-D-22-00056

    • ISSN
      1341-027X, 1881-6681
    • Year and Date
      2023-01-15
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイズ油脂に含まれるフラン酸合成に関与する遺伝子の同定と利用2023

    • Author(s)
      大曲絢子、山田梨裟、江頭燦実華、海口直弥、高濱宏郁、元丸潤郁、松本茜、駿河奈那美、木村裕太、牧田成人、岡本裕樹、岡部遼、佐野貴志、佐藤俊郎、鈴木基孝、齋藤三四郎、穴井豊昭、渡邊啓史
    • Organizer
      日本育種学会 第143回講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイズ種子中のイソフラボン合成に関与するQTL、qMGly-11の責任遺伝子の同定2022

    • Author(s)
      山田梨裟, 前田朱里, 堀谷正樹、 穴井豊昭, 渡邊啓史
    • Organizer
      日本育種学会第141回講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 突然変異体を用いたダイズ油脂成分の改変2021

    • Author(s)
      穴井豊昭
    • Organizer
      日本食品工学会 第68回大会講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 代替肉素材としてのダイズの 有用性と望まれる特性2021

    • Author(s)
      穴井豊昭
    • Organizer
      令和3年度 日本栄養・食糧学会 九州・沖縄支部大会
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      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Book] 植物バイオテクノロジーでめざすSDGs2023

    • Author(s)
      小泉 望、加藤 晃
    • Total Pages
      184
    • Publisher
      化学同人
    • ISBN
      9784759820867
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  • [Book] 植物育種学 第5版2021

    • Author(s)
      北柴 大泰、西尾 剛
    • Total Pages
      340
    • Publisher
      文永堂出版
    • ISBN
      9784830041433
    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 低フラン酸ダイズ2021

    • Inventor(s)
      穴井豊昭、渡邊啓史、牧田成人、岡部遼、荒井尚志、肥山恵理奈、他
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人佐賀大学、株式会社J-オイルミルズ
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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