2017 Fiscal Year Annual Research Report
菌類が関わる共生・寄生における化学コミュニケーションの解明
| Project Area | Frontier research of chemical communications |
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17H06402
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
河岸 洋和 静岡大学, グリーン科学技術研究所, 教授 (70183283)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅 敏幸 静岡県立大学, 薬学部, 教授 (10221904) [Withdrawn]
稲井 誠 静岡県立大学, 薬学部, 助教 (20621626)
鈴木 智大 宇都宮大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (10649601)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 菌類 / 化学コミュニケーション / 共生 / 寄生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「菌類が関わる共生・寄生における化学コミュニケーションの解明」のため，３つの課題を行った。
1）フェアリーリングにおける植物とキノコの化学コミュニケーション： 芝生が輪状に周囲より色濃く繁茂し，後にその輪の上にキノコが発生する現象は「フェアリーリング」と呼ばれている。研究代表者らはフェアリーリング形成菌コムラサキシメジからシバ成長制御物質， AHXとICA，そしてAHXの植物体内での代謝産物AOHを発見した。その後，これら３化合物（fairy chemicals, FCsと略称）は調べた全ての植物にも内生していることを証明し，その生合成がプリン代謝における新しい経路によることを明らかにした。今年度は，植物におけるFCsの生合成・代謝経路の一部を解明し，新規代謝産物を発見した。さらに，これらの物質を産生する酵素を発見した。また，シバからはフェアリーリング形成菌コムラサキシメジに対して生育抑制活性を有する化合物を発見した。
2）マコモタケにおける化学コミュニケーション： イネ科植物マコモに黒穂菌が感染すると共生が始まり，菌糸が蔓延する部分は異常に肥大する。この肥大部分は，マコモタケと称し食されている。マコモタケは，花芽が形成されず実がならない。このことは，未知の制御物質が共生部分の肥大化と不稔を起こすと推定される。一方，黒穂菌は通常の培養では酵母状で増殖するが，マコモタケの中では菌糸を伸ばしている。今年度は，黒穂菌からの新規物質を発見した。
3) 冬虫夏草における化学コミュニケーション： 冬虫夏草とは，菌が昆虫などに感染し，最終的に昆虫体内から子実体が発生するものの総称である。感染メカニズムは未だ明らかになっていない。今年度は，冬虫夏草の1種サナギタケをカイコに人工的に感染させ，その感染過程を2次代謝産物レベルで検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
３小課題の全てにおいて以下のように計画以上に研究が進行した。
1）フェアリーリングにおける植物とキノコの化学コミュニケーション： 今年度は，植物におけるFCsの生合成・代謝経路を解明し，新規代謝産物を発見することを目指し，AHXとAOHの４つの代謝産物を発見した。これらは全て新規物質であった（Org. Lett., 20, 312－314, 2018）。さらに，これらの物質を産生する酵素を発見した（未発表データ）。また，シバからはフェアリーリング形成菌コムラサキシメジに対して生育抑制活性を有する化合物を発見した（日本きのこ学会誌，25, 141-144, 2018）。
2）マコモタケにおける化学コミュニケーション： 今年度は，黒穂菌を培養し，その培養液からの植物成長活性を有する新規物質２種を発見した（未発表データ）。
3) 冬虫夏草における化学コミュニケーション： 冬虫夏草とは，菌が昆虫などに感染し，最終的に昆虫体内から子実体が発生するものの総称である。感染メカニズムは未だ明らかになっていない。今年度は，冬虫夏草の1種サナギタケをカイコに人工的に感染させ，その感染過程を2次代謝産物レベルで検討した（未発表データ）。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に引き続き，以下の研究を行う。
1）フェアリーリングにおける植物とキノコの化学コミュニケーション： FCsのさらなる推定経路を証明するために，その経路上の推定代謝産物を合成し，コムラサキシメジ，イネなどを用いてその存在の有無をLC-MS/MSによって検証する。また，FCsを処理したイネからFCsの代謝産物を単離・精製し，構造を決定し，それらの化合物の植物中での内生の有無を確認する。また，得られた生合成関連化合物の植物中での内生を確認するためのLC-MS/MSにおける分析条件を確立したため，それを用いて，各種植物の内生量を定量する。
2）マコモタケ（植物と菌との共生体）における化学コミュニケーション： 圃場でマコモタケを栽培し，得られたマコモタケを破砕後，上清と残渣に分ける。残渣をヘキサン，酢酸エチル，メタノール，水で順次抽出する。シャーレ中に濾紙を敷き，サンプル（黒穂菌，マコモタケ抽出物）を染みこませる。予め発芽させたレタスをその濾紙上に置き，培養後，地上部と根部の長さを測定し形状も観察する。一方，イネの培養細胞にサンプルを添加して培養し，細胞に対する効果を検討する。また，既に作成に成功しているマコモカルスにサンプルを添加し培養する。バイオアッセイの結果を指標に，各抽出物に対してHPLCなど各種クロマトグラフィーを駆使し，活性物質の単離を試みる。一方，昨年度に引き続き，雑草として自生するマコモ（未感染，時として自然に感染しマコモタケとして自生している場合がある）を大量に採集する。得られたマコモを破砕後，上清と残渣に分ける。残渣をヘキサン，酢酸エチル，メタノール，水，熱水で順次抽出する。得られたマコモ画分を液体培地に添加し，黒穂菌を培養し，菌糸形成活性を観察する。菌糸形成を指標に，マコモ分画物からHPLCなど各種クロマトグラフィーを駆使し，活性物質の単離を試みる。
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Research Products
(19 results)
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[Journal Article] The medicinal mushroom Grifola Gargal ameliorates Allergic bronchial asthma2018
Author(s)
Harada, E., D’Alessandro-Gabazza, C. N., Toda, M., Morizono, T., Totoki, T., Yasuma, T., Nishihama, K., Kobayashi, T. Sumiya, Kawagishi, H., and Gabazza. E. C.
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Journal Title
J. Med. Food
Volume: 21
Pages: 136-145
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] N-Glucosides of fairy chemicals, 2-azahypoxanthine and 2-aza-8-oxohypoxanthine, in rice2018
Author(s)
Choi, J-H., Wu, J., Sawada, A., Takemura, H., Yogosawa, K., Hirai, H., Kondo, M., Sugimoto, K., Asakawa, T., Inai, M., Kan, T., and Kawagishi, H.
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Journal Title
Org. Lett.
Volume: 20
Pages: 312－314
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Plant growth regulators from the fruiting bodies of Tricholoma flavovirens2017
Author(s)
Qiu, W., Kobori, H., Wu, J., Choi－H., Hira, H., and Kawagishi, H.
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Journal Title
Biosci. Biotechnol. Biochem.
Volume: 81
Pages: 441-444
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Cytotoxic compounds against cancer cells from Bombyx mori inoculated with Cordyceps militaris2017
Author(s)
Qiu, W., Wu, J., Choi－H., Hirai, H., Nishida, H., and Kawagishi, H.
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Journal Title
Biosci. Biotechnol. Biochem.
Volume: 81
Pages: 1224-1226
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Plant growth regulators from the edible mushroom Leccinum extremiorientale2017
Author(s)
Ito, A., Wu, J., Ozawa, N., Choi, J-H., Hirai, H., and Kawagishi, H.
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Journal Title
Mycoscience
Volume: 58
Pages: 383-386
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Plant growth inhibitors from the culture broth of fairy ring-forming fungus Lepista sordida2017
Author(s)
Ito, A., Choi, J-H., Wu, J., Tanaka, H., Hirai, H., and Kawagishi, H.
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Journal Title
Mycoscience
Volume: 58
Pages: 387-390
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Gram-scale, stereoselective synthesis and biological evaluation of (+)-armillariol C2017
Author(s)
Motati, D. R., Kobori, H., Mori, T., Wu, J. Kawagishi, H., and Watkins, E.
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Journal Title
J. Nat. Prod.
Volume: 80
Pages: 2561-2565
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] High-quality draft genome sequence of Burkholderia contaminans CH-1, a Gram-negative bacterium that metabolizes 2-azahypoxanthine, a plant growth-regulating compound2017
Author(s)
Choi, J-H., Moriuchia, R., Sugiurac, H., Kawagishi, H, and Dohra, H.
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Journal Title
Genome Announc.
Volume: 5
Pages: e01148-17
DOI
Peer Reviewed
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