Dual role of the main auxin biosynthesis pathway in plants

• Project/Area Number: 22780108
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Bioproduction chemistry/Bioorganic chemistry
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: MASHIGUCHI Kiyoshi 独立行政法人理化学研究所, 生長制御研究グループ, 研究員 (00569725)
• Research Collaborator: KASAHARA Hiroyuki 独立行政法人理化学研究所, 生長制御研究グループ, 上級研究員 ; TANAKA Keita 東京農工大学, 大学院, 大学院生/理化学研究所研修生 ; YUNDE Zhao University of California, San Diego, Professor
• Project Period (FY): 2010 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2011: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2010: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 植物ホルモン / オーキシン / インドール-3-酢酸 / フェニル酢酸 / YUCCA / LC-ESI-MS/MS / シロイヌナズナ / フラビン含有モノオキシゲナーゼ / フラビンモノオキシゲナーゼ / インドール酢酸

Research Abstract

Auxins are a group of phytohormones that regulate many aspects of plant growth and development. Phenylacetic acid (PAA) has been known as a naturally-occurring auxin as well as indole-3-acetic acid (IAA), but its physiological function is still unknown. Here we elucidate that PAA is produced from phenylpyruvate by YUCCA flavin-containing monooxygenases, which catalyze a rate-limiting step in IAA biosynthesis. We further show that PAA is recognized by IAA receptors TIR1/AFBs, whereas not by IAA polar transporters, suggesting that IAA and PAA play different physiological roles in plants.

Research Products

• [Journal Article] The biochemical mechanism of auxin biosynthesis by an arabidopsis YUCCA flavin-containing monooxygenase. (2013)
  • Author(s): Dai X, Mashiguchi K, Chen Q, Kasahara H, Kamiya Y, Ojha S, DuBois J, Ballou D, Zhao Y
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 288(3) Pages: 1448-1457
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Biochemical Mechanism of Auxin Biosynthesis by an Arabidopsis YUCCA Flavin-containing Monooxygenase (2013)
  • Author(s): Dai X*, Mashiguchi K*, Chen Q, Kasahara H, Kamiya Y, Ojha S, DuBois J, Ballou D, Zhao Y.
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume: 288 Issue: 3 Pages: 1448-1457
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.424077
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conversion of tryptophan to indole-3-acetic acid by TRYPTOPHAN AMINOTRANSFERASES OF ARABIDOPSIS and YUCCAs in Arabidopsis. (2011)
  • Author(s): Won C, Shen X, Mashiguchi K, Zheng Z, Dai X, Cheng Y, Kasahara H, Kamiya Y, Chory J, Zhao Y
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. Volume: 108(45) Pages: 18518-18523
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The main auxin biosynthesis pathway in Arabidopsis. (2011)
  • Author(s): Mashiguchi K, Tanaka K, Sakai T, Sugawara S, Kawaide H, Natsume M, Hanada A, Yaeno T, Shirasu K, Yao H, McSteen P, Zhao Y, Hayashi K-i, Kamiya Y, Kasahara H
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. Volume: 108(45) Pages: 18512-18517
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The main auxin biosynthesis pathway in Arabidopsis (2011)
  • Author(s): Mashiguchi, K., Tanaka, K., Sakai, T., Sugawara, S., Kawaide, H., Natsume, M., Hanada, H., Yaeno, T., Shirasu, K., Yao, H., Mc Steen, P., Zhao, Y., Hayashi, K., Kamiya, Y., Kasahara, H.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA. Volume: 108 Issue: 45 Pages: 18512-18517
  • DOI: 10.1073/pnas.1108434108
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conversion of tryptophan to indole-3-acetic acid by TRYPTOPHAN AMINOTRANSFERASES OF ARABIDOPSIS and YUCCAs in Arabidopsis (2011)
  • Author(s): Christina Won, Xiangling Shen, Kiyoshi Mashiguchi, Zuyu Zheng, Xinhua Dai, Youfa Cheng, Hiroyuki Kasahara, Yuji Kamiya, Joanne Chory, Yunde Zhao
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A Volume: 108(45) Issue: 45 Pages: 18518-18523
  • DOI: 10.1073/pnas.1108436108
  • Peer Reviewed
• [Presentation] オーキシン生合成酵素YUCCA の生化学的解析 (2013)
  • Author(s): 増口潔, Yunde Zhao, 神谷勇治, 笠原博幸
  • Organizer: 第54回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山
• [Presentation] オーキシン生合成酵素YUCCAの生化学的解析 (2013)
  • Author(s): 増口潔, Zhao Yunde, 神谷勇治, 笠原博幸
  • Organizer: 第54回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学、岡山
• [Presentation] TAAとYUCによるインドール-3-酢酸の生合成 (2012)
  • Author(s): 増口潔, 田中慧太, 酒井達也, 菅原聡子, 夏目雅裕, 川出洋, 花田篤志, 八丈野孝, 白須賢, Hong Yao, Paula Mcsteen, Yunde Zhao, 林謙一郎, 神谷勇治, 笠原博幸
  • Organizer: 第53回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都)
  • Year and Date: 2012-03-16
• [Presentation] Biochemical characterization of YUCCA flavin monooxygenases in auxin biosynthesis in Arabidopsis. (2012)
  • Author(s): Mashiguchi K, Zhao Y, Kamiya Y, Kasahara H
  • Organizer: Auxin 2012
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
• [Presentation] Phenylacetic acid is a novel non-polar transport-type auxin in plants. (2012)
  • Author(s): Tanaka K, Mashiguchi K, Sugawara S, Hishiyama S, Sakai T, Hanada K, Kinoshita-Tsujimura K, Kakimoto T, Dai X, Kawaide H, Natsume M, Estelle M, Zhao Y, Hayashi K-i, Kamiya Y, Kasahara, H
  • Organizer: Auxin 2012
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
• [Presentation] TAA とYUC によるインドール-3-酢酸生合成経路の生化学的な解析 (2012)
  • Author(s): 増口潔, 田中慧太, 酒井達也, 菅原聡子,夏目雅裕, 川出洋, 花田篤志, 林謙一郎, 神谷勇治, 笠原博幸
  • Organizer: 第30回日本植物細胞分子生物学会
  • Place of Presentation: 奈良
• [Presentation] Auxin biosynthesis by TAA and YUCCA families in plants. (2012)
  • Author(s): Mashiguchi K, Tanaka K, Tatsuya S, Sugawara S, Kawaide H, Natsume M, Hanada A, Yaeno T, Shirasu K, Yao H, McSteen P, Zhao Y, Hayashi K-i, Kamiya Y, Kasahara H
  • Organizer: The 23rd International Conference on Arabidopsis Research (ICAR)
  • Place of Presentation: Vienna, Austria
• [Presentation] TAAとYUCによるインドール-3-酢酸の生合成 (2012)
  • Author(s): 増口潔, 田中慧太, 酒井達也, 菅原聡子,夏目雅裕, 川出洋, 花田篤志, 八丈野孝, 白須賢, Hong Yao, Paula Mcsteen, Yunde Zhao, 林謙一郎, 神谷勇治, 笠原博幸
  • Organizer: 第53回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Phenylacetic acid is a novel non-polar transport-type auxin in plants (2012)
  • Author(s): Tanaka K et al.
  • Organizer: Auxin 2012
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
• [Presentation] Biochemical characterization of YUCCA flavin monooxygenases in auxin biosynthesis in Arabidopsis (2012)
  • Author(s): Mashiguchi K et al.
  • Organizer: Auxin 2012
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
• [Presentation] Auxin biosynthesis by TAA and YUCCA families in plants (2012)
  • Author(s): Mashiguchi K et al.
  • Organizer: The 23rd International Conference on Arabidopsis Research (ICAR)
  • Place of Presentation: Vienna, Austria
• [Presentation] Auxin biosynthesis by TAA and YUCCA families in plants (2012)
  • Author(s): Mashiguchi K et al.
  • Organizer: Plant Vascular Development 2012
  • Place of Presentation: Vienna, Austria
• [Presentation] YUCによるインドール-3-酢酸生合成経路の生化学的な解析 (2012)
  • Author(s): 増口潔, 田中慧太, 酒井達也, 菅原聡子, 夏目雅裕, 川出洋, 花田篤志, 林謙一郎, 神谷勇治, 笠原博幸
  • Organizer: 第30回日本植物細胞分子生物学会
  • Place of Presentation: 奈良先端科学技術大学院大学、奈良
• [Presentation] インドール-3-ピルビン酸(IPA)を介した植物のオーキシン生合成経路の解析 (2011)
  • Author(s): 増口潔, 田中慧太, 酒井達也, 菅原聡子, 夏目雅裕, 川出洋, 花田篤志, 林謙一郎, 神谷勇治, 笠原博幸
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京)
  • Year and Date: 2011-09-18
• [Presentation] 植物におけるフェニル酢酸の生合成および代謝経路の解析 (2011)
  • Author(s): 菅原聡子, 増口潔, 田中慧太, 菱山正二郎, 花田篤志, 川出洋, 夏目雅裕, 酒井達也, 林謙一郎, 神谷勇治, 笠原博幸
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京)
  • Year and Date: 2011-09-18
• [Presentation] フェニル酢酸のオーキシンシグナル伝達および輸送機構の解析 (2011)
  • Author(s): 田中慧太, 増口潔, 酒井達也, 夏目雅裕, 川出洋, 林謙一郎, 神谷勇治, 笠原博幸
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京)
  • Year and Date: 2011-09-18
• [Presentation] シロイヌナズナのインドール-3-酢酸生合成経路の解明 (2011)
  • Author(s): 増口潔, 田中慧太, 酒井達也, 菅原聡子,夏目雅裕, 川出洋, 花田篤志, 林謙一郎, 神谷勇治, 笠原博幸
  • Organizer: 植物化学調節学会第46回大会
  • Place of Presentation: 宇都宮
• [Presentation] インドール-3-ピルビン酸(IPA) を介した植物のオーキシン生合成経路の解析 (2011)
  • Author(s): 増口潔, 田中慧太, 酒井達也, 菅原聡子,夏目雅裕, 川出洋, 花田篤志, 林謙一郎, 神谷勇治, 笠原博幸
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 植物におけるフェニル酢酸の生合成および代謝経路の解析 (2011)
  • Author(s): 菅原聡子, 増口潔, 田中慧太, 菱山正二郎,花田篤志, 川出洋, 夏目雅裕, 酒井達也, 林謙一郎, 神谷勇治, 笠原博幸
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] フェニル酢酸のオーキシンシグナル伝達および輸送機構の解析 (2011)
  • Author(s): 田中慧太, 増口潔, 酒井達也, 夏目雅裕,川出洋, 林謙一郎, 神谷勇治, 笠原博幸
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 植物におけるフェニル酢酸生合成経路の解析 (2011)
  • Author(s): 増口潔, 菅原聡子, 田中慧太, 軸丸裕介,花田篤志, 夏目雅裕, 川出洋, 酒井達也, 神谷勇治, 林謙一郎, 笠原博幸
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] 植物におけるフェニル酢酸の濃度調節機構の解析 (2011)
  • Author(s): 田中慧太, 増口潔, 菅原聡子, 軸丸裕介,夏目雅裕, 川出洋, 酒井達也, 林謙一郎, 神谷勇治, 笠原博幸
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] シロイヌナズナのインドール-3-酢酸生合成経路の解明 (2011)
  • Author(s): 増口潔, 田中慧太, 酒井達也, 菅原聡子, 夏目雅裕, 川出洋, 花田篤志, 林謙一郎, 神谷勇治, 笠原博幸
  • Organizer: 植物化学調節学会第46回大会
  • Place of Presentation: 宇都宮大学(宇都宮)
• [Presentation] 植物におけるフェニル酢酸生合成経路の解析 (2011)
  • Author(s): 増口潔, 菅原聡子, 田中慧太, 軸丸裕介, 花田篤志, 夏目雅裕, 川出洋, 酒井達也, 神谷勇治, 林謙一郎, 笠原博幸
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 東北大学、仙台市
• [Presentation] 植物におけるフェニル酢酸の濃度調節機構の解析 (2011)
  • Author(s): 田中慧太, 増口潔, 菅原聡子, 軸丸裕介, 夏目雅裕, 川出洋, 酒井達也, 林謙一郎, 神谷勇治, 笠原博幸
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 東北大学、仙台市
• [Presentation] Dissection of auxin biosynthesis via indole-3-acetaldehyde in plants. (2010)
  • Author(s): Mashiguchi K, Hayashi K, Tanaka K, Sugawara S, Jikumaru Y, Hanada A, Natsume M, Kawaide H, Yunde Z, Kamiya Y, Kasahara H
  • Organizer: 20th International Conference on Plant Growth Substances (IPGSA)
  • Place of Presentation: Tarragona, Spain
• [Presentation] Dissection of Auxin Biosynthesis via Indole-3-acetaldehyde in Plants (2010)
  • Author(s): Mashiguchi Kiyoshi, Hayashi Ken-ichiro, Tanaka Keita, Sugawara Satoko, Jikumaru Yusuke, Hanada Atsushi, Natsume Masahiro, Kawaide Hiroshi, Yunde Zhao, Kamiya Yuji, Kasahara Hiroyuki
  • Organizer: 20th International Conference on Plant Growth Substances (IPGSA 2010)
  • Place of Presentation: Tarragona, Spain
• [Book] 植物のオーキシン生合成主経路の解明 : TAA およびYUCCA ファミリーによるインドール-3-酢酸の生合成. 化学と生物 (2012)
  • Author(s): 笠原博幸, 増口潔, 神谷勇治
• [Remarks]
  • URL: http://labs.psc.riken.jp/grrt/
• [Remarks] 理研PSC 生長制御研究グループ
  • URL: http://labs.psc.riken.jp/grrt/
• [Remarks]
  • URL: http://labs.psc.riken.jp/grrt/
• [Remarks]
  • URL: http://labs.psc.riken.jp/grrt/