Study on animal steridal hormones in sex differentiation in Plants

• Project Area: Multidimensional Exploration of Logics of Plant Development
• Project/Area Number: 16H01233
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 大西 利幸 静岡大学, 農学部, 准教授 (60542165)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000); Fiscal Year 2017: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2016: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
• Keywords: 性分化 / ホルモン / 動物ステロイド / 二次代謝 / 植物ホルモン / 植物ステロイド / 植物

Outline of Annual Research Achievements

動物の黄体ホルモンであるプロゲステロンが，シロイヌナズナ，イネ，トマト，エンドウなどの高等植物に存在し，植物の細胞分裂，胚成長，花粉管伸長などに関与していること，またにヒト型プロゲステロン受容体が存在することが報告されている (Iino et al, Phytochemistry, 2009)。このことはプロゲステロンが動植物界を超えて生理作用を制御する化合物であることを示唆している。また近年，我々は，プロゲステロンがゼニゴケやシダ類 などにも存在することを明らかにした (unpublished data)。トウモロコシ野生株の茎頂端には雄花が形成されるが，突然変異株tasselseed2 （ts2） の茎頂端には雌花が形成される。ts2変異株における性分化異常の分子メカニズムは長年謎のままであった。
TS2酵素は，短鎖型脱水素酵素/還元酵素ファミリーの一つであり，その中でもヒドロキシステロイド脱水素酵素ファミリー (HSD) に分類される。シロイヌナズナにおいてHSDは少なくとも6分子種 (At3g29250, At3g29260, At2g47120, At2g47130, At2g47140, A3g51680) が存在しており，その酵素機能は未解明のままであった。そこで，我々は大腸菌を用いて6分子種の異種発現酵素を調製し，様々な水酸化ステロイド化合物を基質としてその酵素活性を調べた結果，すべての異種発現酵素が基質とした水酸化ステロイドを代謝した。また各HSD遺伝子の突然変異株におけるプロゲステロン内生量を分析した結果，野生株におけるプロゲステロン内生量と変化しなかった。このことから，これらHSD酵素の全てまたは幾つかは，植物体内において生化学的役割を相補していることが示唆された。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The effects of gene disruption of Kre6-like proteins on the phenotype of β-glucan-producing Aureobasidium pullulans. (2018)
  • Author(s): Uchiyama H, Iwai A, Dohra H, Ohnishi T, Kato T, Park EY
  • Journal Title: Appl Microbiol Biotechnol Volume: 102 Issue: 10 Pages: 4467-4475
  • DOI: 10.1007/s00253-018-8947-z
  • NAID: 120006543632
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] “Hidden” terpenoids in plants: their biosynthesis, localisation and ecological roles (2017)
  • Author(s): Yazaki K., Arimura G., Ohnishi T.
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 58 Issue: 10 Pages: 1615-1621
  • DOI: 10.1093/pcp/pcx123
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Occurrence of brassinosteroids in non-flowering land plants, liverwort, moss, lycophyte and fern. (2017)
  • Author(s): Yokota T, Ohnishi T, Shibata K, Asahina M, Nomura T, Fujita T, Ishizaki K, Kohchi T.
  • Journal Title: Phytochemistry Volume: 136 Pages: 46-55
  • DOI: 10.1016/j.phytochem.2016.12.020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Glycosylation machinery responsible for the biosynthesis of plant aroma glycosides (2017)
  • Author(s): 大西 利幸
  • Journal Title: Regulation of Plant Growth & Development Volume: 52 Issue: 2 Pages: 99-105
  • DOI: 10.18978/jscrp.52.2_99
  • NAID: 130006308091
  • ISSN: 1346-5406, 2189-6305
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 植物の生長や化学防御に寄与する二次代謝産物の生合成研究 (2017)
  • Author(s): 大西利幸
  • Organizer: 第35回日本植物細胞分子生物学会（さいたま）大会
  • Invited
• [Presentation] Volatile C13-norisoprenoid and monoterpene alcohols contribute sweet muscatel-like scent in Oolong tea “Oriental Beauty” manufactured by Camellia sinensis in response to attacks by insect herbivores (2017)
  • Author(s): Koujirou Totsuka, Naoya Sakai, Tsuyoshi Katsuno, Naoharu Watanabe, Toshiyuki Ohnishi
  • Organizer: The 13th International Meeting on Biosynthesis, Function and Synthetic Biology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Study on plant terpene volatile biosynthesis (2017)
  • Author(s): Toshiyuki Ohnishi
  • Organizer: 2nd German-Japanese Research Symposiumat Technische Universitat Braunschweig
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] カンペスタノールを経由するブラシノステロイド生合成経路における3位酸化/異性化酵素の機能解明 (2016)
  • Author(s): 村松佳祐，渡辺文太，野村崇人，横田孝雄，水谷正治，大西利幸
  • Organizer: 第51回植物化学調節学会
  • Place of Presentation: 高知大学物部キャンパス (高知県，南国市)
  • Year and Date: 2016-10-28
• [Presentation] テンナンショウの性転換に関わる研究 (2016)
  • Author(s): 大西利幸，鈴木秀幸
  • Organizer: 第51回植物化学調節学会
  • Place of Presentation: 高知大学物部キャンパス (高知県，南国市)
  • Year and Date: 2016-10-28
• [Presentation] トウモロコシにおけるプロゲステロン生合成酵素の機能解明 (2016)
  • Author(s): 齋藤千枝加，野村崇人，横田孝雄，大西利幸
  • Organizer: 第51回植物化学調節学会
  • Place of Presentation: 高知大学物部キャンパス (高知県，南国市)
  • Year and Date: 2016-10-28