Activation of microbial dormant secondary metabolism by plant hormones
| Project/Area Number |
21K19081
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University (2022)
Osaka University (2021) |
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Principal Investigator |
木谷 茂 青山学院大学, 理工学部, 教授 (10379117)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 放線菌 / 植物ホルモン / 化学コミュニケーション / 二次代謝 |
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| Outline of Research at the Start |
植物と微生物の間には、多様な化学コミュニケーションが予想される。研究代表者は、放線菌の二次代謝シグナルが植物種子の発芽を抑制する現象を偶然に発見した。そこで、植物ホルモンも放線菌シグナル様活性を示し、放線菌の二次代謝を調節できるのではと考えた。本研究では、植物ホルモンにより休眠二次代謝が打破される放線菌種とその覚醒化物質を同定し、微生物-植物間の新たな化学コミュニケーションを示すこと、また植物ホルモンを活用した有用物質探索技術を確立することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
微生物と植物の間には、多様な化学コミュニケーションが存在することが予想されるが、その多くは解明されていない。この化学コミュニケーション自体を見出し、このシグナル伝達に関与する分子を同定できれば、微生物または植物の潜在能力を活用でき、微生物資源への新たなアクセスや植物の生長制御などが可能になると考えられる。
放線菌は、有用生理活性物質を二次代謝産物とする微生物である。研究代表者は、二次代謝を調節する放線菌シグナルが根寄生植物種子の発芽を抑制する現象を見出した。そこで、放線菌のシグナル物質が植物生理活性を示すなら、植物ホルモンも放線菌の二次代謝を調節するのではないかと考えた。本研究では、植物ホルモンに代謝応答する放線菌種を同定し、その分子機構を解明、植物-微生物間の新たな化学コミュニケーションを明示することを目的としている。
昨年度までに、植物ホルモン代謝応答検出系を植物関連放線菌（植物内生放線菌や根圏生息放線菌を含む）を対象にてして構築した。その結果、液体培養における植物ホルモンの添加に応答して、代謝物プロファイルが変動する放線菌種を見出した。しかし、培養液のスケールアップを図ったところ、代謝物プロファイルの変動が観察されなくなった。そこで、本年度は、再現性の高い代謝物プロファイル変動を固体培養を用いて見出すことを目指した。その結果、Streptomyces sp. YO4株とStreptomyces sp. YO83株では異なる植物ホルモンを添加した場合に、色素生産が変化することが分かった。また、Streptomyces sp. YO48株では、抗大腸菌物質の生産が植物ホルモンの添加に依存することも明らかとなった。。これらの現象の再現性は高いことから、昨年度の結果も踏まえると、植物関連放線菌の二次代謝は植物ホルモンに調節されることが強く示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究年度２年目では、植物ホルモン応答物質の一部については、その単離同定が終了していることを予定していた。しかし、現時点では、植物ホルモンに添加応答する放線菌種を見出したのみであり、昨年度終了時点での想定よりは進捗しているものの、やや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
いくつかの植物内生放線菌にて植物ホルモンに代謝応答する現象が観察されたことから、その応答物質を単離精製し、その化学構造を同定する。また、当該放線菌のゲノムDNA解析から、応答物質の生合成遺伝子を探索、植物ホルモン応答機構を解明する情報を得る。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
