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Why do plants accept symbiotic bacteria? Analysis of chemical communication that contributes to building mutualism.

Publicly Offered Research

Project AreaFrontier research of chemical communications
Project/Area Number 20H04755
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

松浦 英幸  北海道大学, 農学研究院, 教授 (20344492)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywordsendophyto / symbiosis / jasmonic acid / theobroxide / 共利共生 / 共生菌 / ABA(アブシシン酸) / Veronaeopsis simplex / 相利共生 / アブシシン酸 / セオブロキシド / ジャスモン酸 / サリチル酸 / エンドファイト / トマト / 化学コミニュケーション
Outline of Research at the Start

植物の成長に有益な効果をもたらし、植物と共生関係にある内生菌(エンドファイト、endophyte)の存在が明らかとされ、様々な研究がなされてきた。その一例として、共生菌の一種、Veronaeopsis simplexと共生関係を結んだトマトは、本来トマト幼苗が生育できない低pH条件でも通常の生育を示す。しかしながら、『どうしてエンドファイトは植物に排除されずに感染できるか?』、『共生したエンドファイトは植物に如何にして劣悪環境突破力をあたえるのか?』については未だ不明なところが多い。これらの点を生物間の化学コミニュケーションの観点から明らかとする。

Outline of Annual Research Achievements

植物の成長に有益な効果をもたらし、植物と共生関係にある内生菌(エンドファイト、endophyte)の存在が明らかとされ、様々な研究がなされてきた。その一例として、共生菌の一種、Veronaeopsis simplexと共生関係を結んだトマトは、本来トマト幼苗が生育できない低pH条件でも通常の生育を示す。本菌は培地上で暗色(Dark)のコロニーを形成し比較的生育が遅く、菌糸に隔壁(Septa)があることから、Dark Septate Endophytic fungus (DSE)に属する菌として知られており、根部に感染し植物に対して有益な効果を示す。他のDSE菌、 Heteroconium chaetosnira, Phialocephala fortiniiの存在も知られ、その効果が実証されている。しかしながら、『どうしてエンドファイトは植物に排除されずに感染できるか?』、『共生したエンドファイトは植物に如何にして劣悪環境突破力をあたえるのか?』については未だ不明なところが多い。本研究ではP. fortiniiの培養濾液より新規な化合物、8-hydroxy-6-methoxy-3,7-dimethyl-1H-2-benzopyrpyran-1-oneを単離し、植物に対する活性として内生のABA含量を増加させる生物活性を見出した。また、我々が主題として取り組む糸状菌由来の生理活性物質、セオブロキシドに、内生菌の感染量を増加させる活性を見出した。感染量を増加させる生理活性の発現には、内生のABA含量増加に伴う、PR1遺伝子の転写量の低下が起因しているであろうとの結果を得た。また、植物と内生菌が共生関係を結ぶ際に重要な役割が想定されているジャスモン酸の類縁体の生合成に関して、新たな知見を得た。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Verification of the versatility of the in vitro enzymatic reaction giving (+)-cis-12-Oxo-phytodienoic acid2021

    • Author(s)
      Ito Yusuke、Sasaki Kento、Ogihara Tsuyoshi、Kitaoka Naoki、Takahahi Kosaku、Matsuura Hideyuki
    • Journal Title

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      Volume: 49 Pages: 128284-128284

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Potato tuber-inducing activities of jasmonic acid and related-compounds (II)2021

    • Author(s)
      Miyawaki Kanji、Inoue Shiro、Kitaoka Naoki、Matsuura Hideyuki
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 85 Pages: 2378-2382

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Jasmonic acid is not a biosynthetic intermediate to produce the pyrethrolone moiety in pyrethrin II.2020

    • Author(s)
      Matsui, R., Takiguchi, K., Kuwata, N., Oki, K., Takahashi, K., Matsuda, K., and Matsuura, H
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 6366-6377

    • DOI

      10.1038/s41598-020-63026-3

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] シソ科植物におけるcis-jasmone生合成経路の解明2022

    • Author(s)
      井上史朗、北岡直樹、松田一彦、松浦英幸
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 重水素標識されたiso-OPDA類縁体の系統的合成  法の確立2021

    • Author(s)
      井上史朗、宮脇寛治、北岡直樹、松浦英幸
    • Organizer
      2021年度日本農芸化学会北海道支部第一回学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2022-12-28  

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