Elucidation of mechanism of plant-microbe interaction mediated by aromatic amino acid L-DOPA

• Project/Area Number: 25870604
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Applied molecular and cellular biology; Applied microbiology
• Research Institution: Ishikawa Prefectural University
• Principal Investigator: KOYANAGI Takashi 石川県立大学, 生物資源環境学部, 准教授 (20535041)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2015: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2013: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: Pseudomonas 属 / 芳香族アミノ酸脱炭酸酵素 / ドーパ脱炭酸酵素 / ビタミンB6酵素 / アレロケミカル / アレロパシー / 根圏細菌 / Pseudomonas属

Outline of Final Research Achievements

Aromatic amino acid L-DOPA acts as an allelochemical in rhizosphere to cause the growth inhibition of other organisms. In this study, we investigated the role of a rhizospheric bacterium Pseudomonas putida for plant-microbe interaction via control of the concentration of L-DOPA. P. putida harbors aromatic L-amino acid decarboxylase (AADC) which specifically catalyzes the reaction converting L-DOPA into dopamine, through this reaction the allelopathy of L-DOPA is reduced. DNA microarray analysis revealed that only the expression of the AADC structural gene was drastically induced in the presence of L-DOPA, indicating the specific role of this bacterium through responding to L-DOPA. In addition, we obtained the candidate ORFs with unknown functions possibly encoding the specific factors regulating the AADC induction. Based on these results, we could expand the grasp of AADC-mediated symbiosis between P. putida and plant.

Research Products

• [Journal Article] Improvement of Reticuline Productivity from Dopamine by Using Engineered <i>Escherichia coli</i> (2013)
  • Author(s): J.-S. Kim, A. Nakagawa, Y. Yamazaki, E. Matsumura, T. Koyanagi, H. Minami, T. Katayama, F. Sato, and H. Kumagai
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Volume: 77 Issue: 10 Pages: 2166-2168
  • DOI: 10.1271/bbb.130552
  • NAID: 130003381909
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 大腸菌を用いたモルヒネの発酵生産 (2016)
  • Author(s): 中川明・松村栄太郎・片山高嶺・小栁喬・山本憲二・熊谷英彦・佐藤文彦・南博道
  • Organizer: 日本農芸化学会 2016 年度大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2016-03-30
• [Presentation] 大腸菌を用いた単純な炭素源からのモルヒネ発酵生産系の構築 (2015)
  • Author(s): 中川明・松村栄太郎・小栁喬・片山高嶺・山本憲二・佐藤文彦・南博道
  • Organizer: 日本分子生物学会・日本生化学会 2015 年度合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-12-02
• [Presentation] 大腸菌を利用した医薬中間体候補化合物であるメチル化ノルラウダノソリンコレクションの作製． (2015)
  • Author(s): 中川明・杉本実菜世・松村栄太郎・小栁喬・片山高嶺・山本憲二・佐藤文彦・南博道
  • Organizer: 日本農芸化学会 2015 年度大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] テバインの発酵生産に向けたサルタリジンの微生物発酵
  • Author(s): 中川明・松村栄太郎・小栁喬・片山高嶺・佐藤文彦・南博道
  • Organizer: 第6回北陸合同バイオシンポジウム
  • Place of Presentation: 国民宿舎能登小牧台（石川・七尾）
• [Presentation] バクテリアのドーパ脱炭酸酵素～根圏細菌 Pseudomonas putida における役割を探る～
  • Author(s): 小栁喬・中川明・桜間晴子・山本恵子・桜井直文・高木幸信・南博道・片山高嶺・熊谷英彦
  • Organizer: 平成 25 年度植物感染生理談話会
  • Place of Presentation: 北陸粟津温泉・法師（石川・小松）
• [Presentation] モルヒネの生成中間体であるサルタリジンの微生物生産
  • Author(s): 中川明・松村栄太郎・小栁喬・片山高嶺・山本憲二・熊谷英彦・佐藤文彦・南博道
  • Organizer: 日本農芸化学会2014年度大会
  • Place of Presentation: 明治大学・生田キャンパス（神奈川・川崎）