2019 Fiscal Year Annual Research Report
Regulation mechanisms of the momilactone gene cluster and its evolution in momilactone producing plantss
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17H03811
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岡田 憲典 東京大学, 生物生産工学研究センター, 准教授 (20312241)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | モミラクトンＡ遺伝子クラスター / 蘚類ハイゴケ / 転写因子 / ゲラニルゲラニル２リン酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、イネ以外のモミラクトン生産植物である蘚類ハイゴケのゲノムシーケンスから見いだされた遺伝子クラスターの存在が確実となってきたため、論文報告のプライオリティーを考えクラスター内遺伝子の機能解析に注力した。すなわち、遺伝子クラスターに存在する機能未知のP450酸化酵素について、ベンサミアナタバコにおける機能解析の準備を進めた。クラスター内に存在する2つのP450遺伝子Unigene12783 と Unigene16484について、ベンサミアナ導入用のプラスミドを構築し、モミラクトンの中間体である炭化水素ピマラジエンを基質として生産させたベンサミアナに共導入することで、モミラクトンＡの異種生産に成功した。さらに、クラスター内に存在する脱水素酵素のHpMASを同時に加えることでモミラクトンＡ生産の増加が確認された。これらの結果から、ハイゴケにおいてもモミラクトンＡ生合成遺伝子がクラスターを形成することが示された。この証明は下等植物における二次代謝産物の生合成遺伝子クラスターとして初めての報告となった。
ファイトアレキシン生合成遺伝子クラスターの制御を担う転写因子DPFについては、変異体の解析からジテルペン生産の鍵中間体であるゲラニルゲラニル二リン酸の合成に必要なGGPS遺伝子の制御にも関わることが明らかになった。DPFによる転写活性化能を指標として詳細なプロモーター解析を進めたところ、GGPS遺伝子の上流域の約100bpの領域がシス配列として機能していることを突きとめた。この結果から、DPFがジテルペン型ファイトアレキシンの生産に必要な代謝経路の内、上流GGPP合成から下流のファイトアレキシン生合成をになうクラスター内遺伝子に至る範囲の制御に関わる転写因子であることが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Genomic evidence for convergent evolution of gene clusters for momilactone biosynthesis in land plants2020
Author(s)
Mao L, Kawaide H, Higuchi T, Chen M, Miyamoto K, Hirata Y, Kimura H, Miyazaki S, Teruya M, Fujiwara K, Tomita K, Yamane H, Hayashi K, Nojiri H, Jia L, Qiu J, Ye C, Timko MP, Fan L, and Okada K
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci USA
Volume: Online ahead of print
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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