Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
申請者は植物における世界最強のタンパク質大量発現システム「つくばシステム」(4 mg/g植物体 のタンパク質発現量)の開発に成功している。そこで、本システムにより生合成酵素を大量発現させることで、植物ホルモンであるストリゴラクトンおよびブラシノステロイドを大量生産させることを目的とする。本方法により、植物二次代謝産物の生産が可能となれば、植物を活用した物質生産プラットフォームの確立につながる。
植物においてタンパク質を大量に発現させる際に問題となるのが、タンパク質によっては壊死が引き起こされることであり、壊死により生合成酵素が分解され、代謝産物の蓄積量も低下してしまう。我々は200 mMアスコルビン酸を噴霧することで、壊死を抑制することができた。植物ホルモンであるストリゴラクトンを蓄積させるにあたり、βカロテンを出発物質として、D27, CCD7, CCD8, CYP711A2およびP450還元酵素を、つくばシステムにより植物にて高発現させた。最終産物である4-デオキシオロバンコール(4DO、ストリゴラクトンの1つ)の蓄積量をアスコルビン酸噴霧の有無で調べると、アスコルビン酸噴霧により、約1000倍の蓄積量の上昇が見られた。これまで、イネd14変異体におけるストリゴラクトンの蓄積量が最大であったが、今回の蓄積量ははるかに上回り、植物におけるストリゴラクトンの蓄積量としては世界最高レベルであった。また、ストリゴラクトンとしての機能を示すかを調べるため、アーバスキュラー菌根菌(AM菌)が誘引されるかを調べたところ、4DOを与えた場合、AM菌が多く誘引されることが明らかとなった。これらの結果から、つくばシステムを用いて、機能性ストリゴラクトンを大量に植物体内に蓄積させることに成功した。植物ホルモンであるブラシノステロイドを蓄積するにあたり、カンペステロールを出発物質として、CYP90A1、CYP90B1、DET2、CYP90C1、CYP85A2およびP450還元酵素を高発現させ、アスコルビン酸噴霧を行った。ブラシノステロイドの1種であるカスタステロンの蓄積量としては世界最高レベルであった。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2021 2020 2019 Other
All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Peer Reviewed: 7 results, Open Access: 4 results) Presentation (10 results) Remarks (5 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)
Plant Physiology
Volume: online published Issue: 2 Pages: 832-835
10.1093/plphys/kiab102
Plant Biotechnology
Volume: 37 Issue: 1 Pages: 89-92
10.5511/plantbiotechnology.19.1216a
130007822565
Frontiers in Plant Science
Volume: 11 Pages: 510444-510444
10.3389/fpls.2020.510444
120007166911
グリーンテクノロジー
Volume: 11 Pages: 33-35
Communications Biology
Volume: 3 Issue: 1 Pages: 23-23
10.1038/s42003-019-0746-2
120007127684
Plant Signaling & Behavior
Volume: 15 Issue: 3 Pages: 1733814-1733814
10.1080/15592324.2020.1733814
Volume: 36 Issue: 2 Pages: 119-123
10.5511/plantbiotechnology.19.0220b
130007672672
J. Plant Research
Volume: 132 Issue: 5 Pages: 655-665
10.1007/s10265-019-01123-9
Regulation of Plant Growth & Development
Volume: 54 Issue: 1 Pages: 77-81
10.18978/jscrp.54.1_77
130007668430
Cryobiology and Cryotechnology
Volume: 65 Issue: 2 Pages: 45-50
10.20585/cryobolcryotechnol.65.2_45
130007782651
https://sites.google.com/view/tsukubapmcb
https://trios.tsukuba.ac.jp/researcher/0000001424
https://orcid.org/0000-0003-1262-2176
https://scholar.google.com/citations?user=e98mJRkAAAAJ&hl=ja