Identification of gene involved in heartwood norlignan biosynthesis in conifers.

• Project/Area Number: 22K20593
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0603:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: YAMAMURA Masaomi 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(生物資源産業学域), 准教授 (00948367)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 心材形成 / 遺伝子発現解析 / 遺伝子発現 / 心材成分 / ノルリグナン / スギ

Outline of Research at the Start

針葉樹心材ノルリグナン類は心材部における抗菌活性成分であるとともに、スギ黒心問題の原因物質でもあることも知られている。心材形成と連動して心材ノルリグナン類が蓄積することから、心材ノルリグナン生合成機構の解明が、心材形成機構解明の緒となると期待されている。将来的な心材形成関連遺伝子群の全貌解明、黒心問題の解決、高耐朽性木材を産生する植物の育種に向けた基礎研究として、本研究では心材形成時の遺伝子発現の網羅解析により、針葉樹心材ノルリグナン生合成遺伝子をスギから初めて同定する。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we established methods of crude enzyme preparation and total RNA extraction for each part of Japanese cedar (heartwood, transition wood, sapwood, leaves, and branch) in order to identify genes involved in the biosynthesis of norlignans that show antimicrobial activity and are produced at the same time as heartwood formation in cedar.
In the RNA-seq analysis, we succeeded in obtaining a small amount of data on expressed genes even in the heartwood, which is generally known as dead tissue. Liquid suspension cultureof japanese cedar callus were also successfully prepared and are ready for future RNA-seq analysis of their callus.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得たスギの心材、移行材、辺材部でのRNA-seqの成果は、スギ心材がどのように形成されるかという長年の謎を、分子生物学的観点から明らかにする第一歩の情報を提供するという点において学術的意義があり、本研究は将来的には心材成分のさらなる増強などにより高付加価値化されたスギ材が創出でき得るという社会的意義がある。