• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2015 Fiscal Year Research-status Report

植物成長促進化合物PPGの機能発現機構の解明

Research Project

Project/Area Number 15K14714
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

中野 雄司  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 専任研究員 (30281653)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Keywordsケミカルバイオロジー / 細胞分裂 / 植物ホルモン / 植物バイオマス / 葉伸長 / 枝 / 側根
Outline of Annual Research Achievements

植物の形態変化を指標として化合物探索を行う植物ケミカルバイオロジー研究を遂行する過程で、植物の葉・茎・根について、形態を異常にすることなく、成長を促進させる新規化合物PPGを発見した。PPGは、植物への適用の報告例は全く無い人工合成化合物であり、動物や微生物での生理作用ターゲット等の分子メカニズムも明らかになっていない。植物成長制御を行う生理活性化合物としては、植物ホルモン類が知られるが、PPGの化学構造は、既知の天然および合成植物ホルモンのいずれとも全く異なっている。本申請は、分子生物学手法、生化学的手法などによってPPGの植物成長における分子機構を明らかにすることにより、植物の未知の成長制御システムを明らかにすると共に、植物バイオマスの増産・食糧増産に向けた新しい基盤技術を開発することを目指し、開始した。
平成27年度は、PPGと細胞伸長や細胞分裂との関わりについて、主にロゼッタ葉の表皮細胞形態の詳細な解析を行った。その結果、PPGは、表皮の細胞伸長には影響がなく、細胞数を促進していた。また、細胞分裂期に発現応答するCYCB1遺伝子のプロモーターGUS遺伝子を用いた解析によって、このCYC遺伝子発現をPPGが活性化していることも明らかとなった。これらの結果は、PPGが細胞分裂を活性化していることを示唆すると考えられた。細胞分裂関連遺伝子の高発現化などによって、植物葉の分裂を活性化した場合、植物葉の全体形態は逆に小さくなる傾向があることが知られている。このPPGの場合は、分裂を促進したうえで、植物葉の全体が拡大しており、植物葉器官成長の未知の分子機構を刺激することによって、生理機能が発現している可能性を示唆すると考えられた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

平成27年度の成果は、PPGが、細胞分裂を活性化する機能を持つことを示唆すると考えられた。細胞分裂関連遺伝子の高発現化などによって、植物葉の分裂を活性化した場合、植物葉の全体形態は逆に小さくなる傾向があることが知られている。このPPGの場合は、分裂を促進したうえで、植物葉の全体が拡大しており、植物葉器官成長の未知の分子機構を刺激することによって、生理機能が発現している可能性を示唆すると考えられた。PPGの作用機作を知ることによって、植物成長の新しい制御機構を知ることが出来る可能性を示していると考えられ、非常に重要な進展が得られたと考えられた。

Strategy for Future Research Activity

PPGの生理作用は、PPGのターゲットタンパク質への結合による活性化、もしくは阻害、のどちらかによって生じると考察される。PPGの生理作用の特異性より、このPPGターゲットタンパク質の同定は、植物成長の新たなメカニズムを明らかにする上において非常に重要であると考えられる。平成27年度は、光官能基を融合させたアガロースビーズにPPGが強固に結合したケミカルビーズ(PPGビーズ)の作製を開始した。このPPGビーズに結合するアラビドプシスのタンパク質群を、ビーズ画分に捕捉する実験条件についての検討を進める。平成28年度は、さらに特異性の高い結合タンパク質の探索を進める予定である。

Causes of Carryover

物品費として申請した分子生物学試薬について、平成27年度は計画よりも若干額少量で、成果が得られたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

PPG応答性遺伝子の解析など、分子生物学実験を平成28年度も進めることによって、使用する予定としている。

  • Research Products

    (16 results)

All 2016 2015

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (4 results) (of which Overseas: 4 results)

  • [Journal Article] 'Formation and dissociation of BSS1 protein complex regulates plant development via brassinosteroid signaling.2015

    • Author(s)
      Shimada, S., Komatsu, T., Yamagami, A., Nakazawa, M., Matsui, M., Kawaide, H., Natsume, M., Osada, H., Asami, T., Nakano, T.
    • Journal Title

      Plant Cell

      Volume: 27 Pages: 375-90

    • DOI

      10.1105/tpc.114.131508

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] YCZ-18 Is a New Brassinosteroid Biosynthesis Inhibitor.2015

    • Author(s)
      Oh, K., Matsumoto, T., Yamagami, A., Ogawa, A., Yamada, K., Suzuki, R., Sawada, T., Fujioka, S., Yoshizawa, Y., Nakano, T.
    • Journal Title

      PLOS One

      Volume: March 20 Pages: 1-20

    • DOI

      DOI:10.1371/journal.pone.0120812

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fenarimol, a Pyrimidine-Type Fungicide, Inhibits Brassinosteroid Biosynthesis.2015

    • Author(s)
      Oh, K., Matsumoto, T., Yamagami, A., Hoshi, T., Nakano, T., Yoshizawa, Y.
    • Journal Title

      Int. J. Mol. Sci.

      Volume: 16 Pages: 1-5

    • DOI

      DOI:10.3390/ijms160817273

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] ブラシノステロイド情報伝達タンパク質BSS1の「集合と拡散」による植物草丈制御機構:植物ケミカルバイオロジーが明らかにした新たなタンパク質のダイナミクス2015

    • Author(s)
      中野 雄司
    • Journal Title

      化学と生物

      Volume: 53 Pages: 734-736

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 植物内の「対話」を探る-植物ホルモンブラシノステロイドを解明 農作物の収量アップをめざして2015

    • Author(s)
      中野 雄司
    • Journal Title

      JST news

      Volume: 9月号 Pages: 8-11

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 新規植物カルス誘導化合物FPXと新規植物成長促進化合物PPGの単離と機能解析2015

    • Author(s)
      中野 雄司
    • Organizer
      第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学会大会 合同大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-05 – 2015-12-10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 葉面積拡大促進因子BIL8のブラシノステロイド情報伝達経路における機能解析2015

    • Author(s)
      山上 あゆみ
    • Organizer
      植物化学調節学会第50回大会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都・文京区)
    • Year and Date
      2015-10-20 – 2015-10-23
  • [Presentation] 新規植物成長促進化合物PPGの生理作用解析とターゲットタンパク質の探索2015

    • Author(s)
      田中 翔太
    • Organizer
      植物化学調節学会第50回大会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都・文京区)
    • Year and Date
      2015-10-20 – 2015-10-23
  • [Presentation] BIL1/BZR1の核局在を促進する新規ブラシノステロイド情報伝達因子BIL7の機能解析2015

    • Author(s)
      宮地 朋子
    • Organizer
      植物化学調節学会第50回大会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都・文京区)
    • Year and Date
      2015-10-20 – 2015-10-23
  • [Presentation] 植物成長促進化合物PPG及び植物カルス誘導剤FPXのケミカルバイオロジー解析2015

    • Author(s)
      田中 翔太
    • Organizer
      日本農芸化学会関東支部2015年度支部大会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都・文京区)
    • Year and Date
      2015-09-25 – 2015-09-25
  • [Presentation] Biological activity of FPX and PPG as novel compounds of promoter for plant growth2015

    • Author(s)
      Shota Tanaka
    • Organizer
      RIKEN-KRIBB Chemical Biology Joint Symposium
    • Place of Presentation
      RIKEN, Wako, Saitama, Japan
    • Year and Date
      2015-05-22 – 2015-05-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Brassinosteroid negative regulator BSS12015

    • Author(s)
      Takeshi Nakano
    • Organizer
      The 2nd International Brassinosteroid Conference
    • Place of Presentation
      Wuhan,China
    • Year and Date
      2015-05-20 – 2015-05-25
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 植物の成長方法2016

    • Inventor(s)
      中野雄司、浅見忠男、山上あゆみ、長田裕之
    • Industrial Property Rights Holder
      理化学研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT-JP2016-052052
    • Filing Date
      2016-01-25
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 植物成長促進剤及び植物成長促進法2015

    • Inventor(s)
      中野雄司、浅見忠男、長田裕之
    • Industrial Property Rights Holder
      理化学研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT-JP2015-078454
    • Filing Date
      2015-10-20
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 植物のバイオマスを増大させる新規遺伝子及びその利用2015

    • Inventor(s)
      中野雄司、浅見忠男、宮地朋子、山上あゆみ、 石川典子
    • Industrial Property Rights Holder
      理化学研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT-JP2015-078754
    • Filing Date
      2015-10-09
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] カルス誘導剤及びカルス誘導方法2015

    • Inventor(s)
      中野雄司、浅見忠男、山上あゆみ、長田裕之、大谷美沙都、出村拓
    • Industrial Property Rights Holder
      理化学研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT-JP2015-065332
    • Filing Date
      2015-05-28
    • Overseas

URL: 

Published: 2017-01-06  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi