| Project/Area Number |
23K05065
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
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| Research Institution | Toyo University |
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Principal Investigator |
梅原 三貴久 東洋大学, 生命科学部, 教授 (30469895)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | ストリゴラクトン / マイクロトム / DWARF14 / LC-MS/MS / 枝分かれ / Micro-Tom |
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| Outline of Research at the Start |
植物の枝分かれの数を制御することは、作物の収量に大きな影響を与えるため重要である。枝分かれ抑制ホルモンとして知られるストリゴラクトン (SL)はこれまでに数多くの分子種が同定され、それらの生合成経路も明らかにされてきた。それにも関わらず、実はどのSLが枝分かれ抑制ホルモンの真の活性型なのかまだ確定していない。そこで本研究では、SL生合成遺伝子の欠損変異体とSL受容体遺伝子の欠損変異体sld14を使って活性型SLを同定する。ネガティブフィードバック制御のはたらきでsld14に蓄積するSLをLC-MS/MSで分析し、枝分かれ抑制に関わる活性型SLを探索する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の枝分かれの数を制御することは、作物の収量に大きな影響を与えるため重要である。申請者は、これまでにトマトの矮性品種Micro-Tomのストリゴラクトン（SL）関連変異体を使って、SLの枝分かれ抑制作用について研究を進めてきた。これまでに数多くのSL分子種が同定され、生合成経路も明らかにされてきたにも関わらず、実はどのSLが枝分かれ抑制ホルモンの真の活性型なのか、まだ確定していない。DWARF14（D14）はSL受容体遺伝子をコードしており、この遺伝子が欠損すると他の植物ホルモンのように活性型本体のSLが蓄積するのではないかと予想した。まず、sld14変異体においてネガティブフィードバックがどのようにはたらくのかを明らかにするため、SL生合成遺伝子のD27、CCD7、CCD8、CYP711A、CYP722C、CYP712G、CLAMT、LBOの8遺伝子についてリアルタイムPCRで発現解析を行った。根では、リン酸欠乏時にSlCYP722Cの発現がsld14でやや上昇したが、他の遺伝子の発現に関しては野生型とsld14で大きな差は認められなかった。一方、地上部の節では、sld14のSlCCD7とSlCCD8の発現が野生型よりも著しく高かった。そこで、sld14の節で蓄積するSLをLC-MS/MSで解析したところ、16-hydroxymethyl carlactonoate (16-MeCLA)が著しく蓄積していた。この16-MeCLAをslmax1変異体の腋芽に処理したところ腋芽の伸長が抑制されたことから、16-MeCLAあるいはその下流の代謝物が活性型SLであると仮定し、次年度以降検証を進めていく。また、野生型とsld14の根と節についてRNA-seq解析を行い、cytochrome P450やdioxygenaseを中心に16-MeCLA合成酵素遺伝子の候補を探索した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画していたsld14におけるSL生合成遺伝子の発現解析およびsld14におけるSL分析を完了し、16-MeCLA合成酵素遺伝子の候補を絞り込んだことで概ね順調に研究が進行しているものと判断される。lbo変異体についてはこれから解析を進めていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
トマトのLBOタンパク質は、in vitroでMeCLAを1'-hydroxy MeCLAあるいはCLAに変換するが、in vivoで同じ反応が起こるのか、また別の反応を触媒するのかはまだ明らかになっていない。これまでの研究で、ゲノム編集で作出したsllboでは、SlLBO遺伝子に欠失が生じ、フレームシフトが起こっており、野生型に比べてわずかに枝分かれが増加することを確認した。トマトの内生SLはリン酸欠乏条件下で増加することから、リン酸欠乏で栽培したsllboのMeCLA、1'-hydroxy MeCLA、CLA、オロバンコール、ソラナコール量についてLC-MS/MSを用いて分析する。また、sllboとsld14を交配してsllbo sld14二重変異体を作出している。この二重変異体でどのようなSLが蓄積するかをLC-MS/MSを用いて調査する。さらに、トマトで発見した活性型SLの候補化合物が、他の植物でも共通して存在するのか確認するため、シロイヌナズナのCol. 、atlbo、at14や他のSL生合成遺伝子欠損変異体（max）の内生量を分析し、その含量を比較する。
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