2018 Fiscal Year Annual Research Report
植物発生・器官サイズを制御するシトクロムP450酵素の遺伝生化学的研究
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17H03746
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| Research Institution | Kibi International University |
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Principal Investigator |
桧原 健一郎 吉備国際大学, 農学部, 准教授 (10595713)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大西 利幸 静岡大学, 農学部, 准教授 (60542165)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | シトクロムP450 / CYP78遺伝子 / 植物発生 / 器官サイズ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物発生・成長において重要な役割をもつシトクロムP450の1種であるCYP78遺伝子は、新たな植物ホルモンの生産に関与すると考えらているがそれらが生産する化合物やその物質から派生するシグナル伝達経路については全くわかっていない。本研究では、イネとシロイヌナズナを用い、CYP78が生産する化合物ならびにその下流で働く分子を特定し、CYP78を介した植物の成長制御機構について包括的に理解することを目的とする。
今年度は、イネの8つのCYP78遺伝子の発現量とパターンに着目して、詳細な発現解析を実施した。また、昨年度CRISPR-cas9システムを利用して作成したイネCYP78の単独変異体の表現型解析を行った。表現型解析と発現解析ならびに昨年度実施したSWAP実験の解析結果からイネCYP78A17を除く7つのイネCYP78A酵素間において活性には大きな差異はなく、局所的なPLA1、GE遺伝子の発現パターンが表現型が現れる主要因であることが明らかとなった。現在、様々な二重変異体や多重変異体の表現型について解析を進行させており、次年度以降に上記結果と多重変異体の表現型をまとめて論文を作成する予定である。
CYP78タンパク質の活性測定系の確立するため、シロイヌナズナKLU（CYP78A5）遺伝子を昆虫細胞で発現させ、少量ながら酵素活性を示すタンパク質の抽出を確認できた。さらに多くの量のタンパク質を安定的に作成できるように大腸菌を用いた系など試行を行っているところである。CYP78を介したシグナル伝達経路に関わる新規因子の同定を目指し、ge抑圧変異体として単離したher1、her2変異体の原因遺伝子の同定を行った。その結果、それぞれARF型転写因子、MATEトランスポーターをコードしていることが明らかとなった。次年度以降にそれらの遺伝子の発現解析や各変異体の表現型解析を進める予定である。
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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
CYP78の機能や発現解析に関しては、当初計画通りに進展しており、一部の成果は論文作成の段階にまで到達している。CYP78タンパク質の生化学的解析において、昆虫細胞を用いた系ではアミノ酸配列の問題で活性を持つタンパク質の精製量が少ないという問題が発生しているが、他の手法（大腸菌、酵母）を用いて大量に獲得できるように計画内容に変更を加えて実施している。
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| Strategy for Future Research Activity |
大半の実験計画においては当初の計画通りに進めていくと同時に得られた研究成果の論文化に向けてデータの取りまとめを進めていく。また、計画段階で実施予定であった昆虫細胞で発現させたCYP78タンパク質を用いた生化学的スクリーニングに関しては、現在進めている別の手法を用いた発現系の確立し、活性を示すCYP78タンパク質を大量に精製できる状況になった上で実施する予定である。
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[Journal Article] Overexpression of geraniol synthase induces heat stress susceptibility in Nicotiana tabacum.2019
Author(s)
Hamachi A, Nisihara M, Saito S, Rim H, Takahashi H, Islam M, Uemura T, Ohnishi T, Ozawa R, Maffei ME, Arimura GI.
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Journal Title
Planta
Volume: 249
Pages: 235-249
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Identification of a Hexenal Reductase That Modulates the Composition of Green Leaf Volatiles.2018
Author(s)
Tanaka T, Ikeda A, Shiojiri K, Ozawa R, Shiki K, Nagai-Kunihiro N, Fujita K, Sugimoto K, Yamato KT, Dohra H, Ohnishi T, Koeduka T, Matsui K.
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Journal Title
Plant Physiol.
Volume: 178
Pages: 552-564
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Silkworms suppress the elease of green leaf volatiles by mulberry leaves with an enzyme from their pinnerets.2018
Author(s)
Takai H, Ozawa R, Takabayashi J, Fujii S, Arai K, Ichiki RT, Koeduka T, Dohra H, Ohnishi T, Taketazu S, Kobayashi J, Kainoh Y, Nakamura S, Fujii T, Ishikawa Y, iuchi T, Katsuma S, Uefune M, Shimada T, Matsui K.
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 8
Pages: 11942
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Conversion of carlactone to carlactonoic acid is a conserved function of MAX1 homologs in strigolactone biosynthesis.2018
Author(s)
Yoneyama K, Mori N, Sato T, Yoda A, Xie X, Okamoto M, Iwanaga M, Ohnishi T, Nishiwaki H, Asami T, Yokota T, Akiyama K, Yoneyama K, Nomura T.
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Journal Title
New Phytol.
Volume: 218
Pages: 1522-1533
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Transcriptional switch for programmed cell death in pith parenchyma of sorghum stems.2018
Author(s)
Fujimoto M, Sazuka T, Oda Y, Kawahigashi H, Wu J, Takanashi H, Ohnishi T, Yoneda JI, Ishimori M, Kajiya-Kanegae H, Hibara KI, Ishizuna F, Ebine K, Ueda T, Tokunaga T, Iwata H, Matsumoto T, Kasuga S, Yonemaru JI, Tsutsumi N
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
Volume: 115
Pages: E8783-E8792
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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