2014 Fiscal Year Annual Research Report
細胞外空間を経由する植物ホルモン動態と機能に関する研究
| Project Area | Plant cell wall as information-processing system |
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| Project/Area Number |
24114010
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山口 信次郎 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (10332298)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 植物ホルモン / 植物細胞壁 / ストリゴラクトン / 輸送体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、植物に固有の細胞外情報処理機能という視点から、器官間の情報伝達機構を解析することを目的とする。特に、植物ホルモンとアレロケミカルの機能を併せ持つテルペノイド化合物であるストリゴラクトンに着目して研究を行う。根で生産されるストリゴラクトンの一部は根圏に分泌され、アーバスキュラー菌根菌との共生シグナルとして働く一方、一部は地上部へ移行し、枝分かれ等を制御するホルモンとして働く。ストリゴラクトンの移動に関する詳細は不明であり、関与する因子はこれまでにほとんど明らかにされていない。本研究では、質量分析計を用いて、生体内のストリゴラクトンおよび関連化合物の分布や移動性を明らかにすることを目的とする。また、ストリゴラクトンの細胞外空間への移行に関わる因子の特定を目指す。
前年度の研究により、ストリゴラクトン生合成前駆体であるカーラクトンが、シロイヌナズナのmax1変異体において異常に蓄積していることを明らかにした。この結果から、カーラクトンがシトクロムP450酵素であるMAX1の基質である可能性が示唆された。この仮説をもとに実験を進め、MAX1はカーラクトンを３段階酸化し、カーラクトン酸に変換する酵素であることを明らかにした。前年度までの接ぎ木実験により、カーラクトンが根から地上部へ移動しうることを明らかにした。本年度は、カーラクトンが微量ながらmax1変異体の道管液中に存在することを明らかにした。さらに、道管液中に存在するストリゴラクトン関連化合物を精査したところ、カーラクトン酸のモノヒドロキシ体と推定される新規化合物の存在が確認された。また、昨年度に構築した酵母ツーハイブリッドシステムを用いた実験系を利用し、ストリゴラクトン輸送体のスクリーニングを開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、道管液中からストリゴラクトン生合成中間体であるカーラクトンを初めて検出することができた。また、道管液中に新規のストリゴラクトン関連化合物が存在することが明らかになった。ストリゴラクトン輸送体の探索においては、昨年度に構築した新たなストリゴラクトンセンサーを用いた酵母ツーハイブリッドシステムの利用を開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、今年度新たに道管液中に見出されたカーラクトン酸のモノヒドロキシ体が、多様な植物に共通して道管液中に存在するのかどうかを明らかにする。また、新たな受容体センサーを用いたストリゴラクトン輸送体の探索を継続して行う。
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[Journal Article] Carlactone is converted to carlactonoic acid by MAX1 in Arabidopsis and its methyl ester can directly interact with AtD14 in vitro2014
Author(s)
Abe, S., Sado, A., Tanaka, K., Kisugi, T., Asami, K., Ota, S., Kim, H.I., Yoneyama, K., Xie, X., Ohnishi, T., Seto, Y., Yamaguchi, S., Akiyama, K., Yoneyama, K., Nomura, T.
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci USA
Volume: 111
Pages: 18084-18089
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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