2018 Fiscal Year Annual Research Report
リグニンの化学構造‐利用特性相関解明に関する代謝工学的研究
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17J09654
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
武田 ゆり 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2019-03-31
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| Keywords | リグニン / イネ科植物 / 代謝工学 / 芳香核組成 / 酵素糖化性 / 発熱量 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
木質バイオマスの約3割を占めるリグニンの高度利用法の開拓は、環境に調和した循環型社会の構築に必須の課題であり、多方面から検討されているが、その実用化には至っていない。本研究では、優れたバイオマス生産性を示す大型イネ科植物のモデルとしてイネを用い、バイオマスの利用特性向上を目指したリグニンの構造改変を検討した。まず、芳香核水酸化酵素遺伝子の発現制御によりリグニンの芳香核組成を様々に改変した組換えイネの作出を行い、次に、得られる組換えイネにつきバイオマスの各種利用特性を調査し、リグニンの構造と各種利用特性の相関を解明する。以上により、利用目的に応じたイネ科植物の分子育種技術の基盤を構築することを目的としている。
H29年度までに、CAld5Hの発現抑制及び過剰発現によりリグニンのG核及びS核が、またC3'Hの発現抑制によりH核が増強されたリグニンからなる組換えイネの作出に成功している。本年度は、これらのリグニン改変イネについて、各種バイオマスの反応特性及び利用特性の比較評価を行った。その結果、リグニンの各芳香核種の反応性の違いを見出すとともに、H核及びS核の増強が各種前処理法を組み合わせたバイオマス酵素糖化反応の効率向上に、また、H核及びG核の増強がバイオマス発熱量の向上に有効となり得ることを明らかにした。
また、H29年度にC3'Hの機能欠損イネを作出し、それらが著しい生育阻害を引き起こすことを報告した。そこでH30 年度は、本イネ株の更なる性状解析を行い、C3'Hの機能欠損による組織構造や遺伝子発現パターン、低分子二次代謝物プロファイルへの影響を明らかにした。また、H29年度の研究で見出された、イネ科植物に特有の新規なリグニン生合成経路の存在をさらに裏付ける結果も得られた。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Structural integrity of deposited lignin at the site of infection is crucial for resistance against Striga hermonthica in rice.2019
Author(s)
J. Musembi Mutuku, Songkui Cui, Chiaki Hori, Yuri Takeda, Yuki Tobimatsu, Ryo Nakabayashi, Tetsuya Mori, Kazuki Saito, Taku Demura, Toshiaki Umezawa, Satoko Yoshida, Ken Shirasu.
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Journal Title
Plant Physiology
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Recruitment of specific flavonoid B-ring hydroxylases for two independent biosynthesis pathways of flavone-derived metabolites in grasses.2019
Author(s)
Pui Ying Lam, Andy Lui, Masaomi Yamamura, Lanxiang Wang, Yuri Takeda, Shiro Suzuki, Hongjia Liu, Fu-Yuan Zhu, Mo-Xian Chen, Jian-Hua Zhang, Toshiaki Umezawa, Yuki Tobimatsu, Clive Lo
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Journal Title
New Phytologist
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Downregulation of p-COUMAROYL ESTER 3-HYDROXYLASE to modulate cell wall lignin structure in rice.2018
Author(s)
Yuri Takeda, Yuki Tobimatsu, Steven D. Karlen, Taichi Koshiba, Shiro Suzuki, Masaomi Yamamura, Shinya Murakami, Mai Mukai, Takefumi Hattori, Keishi Osakabe, John Ralph, Masahiro Sakamoto, Toshiaki Umezawa
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Journal Title
The Plant Journal
Volume: 95
Pages: 796, 811
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Downregulation of p-COUMAROYL ESTER 3-HYDROXYLASE in rice leads to altered cell wall structures and improves biomass saccharification2018
Author(s)
Yuri Takeda, Yuki Tobimatsu, Steven D. Karlen, Taichi Koshiba, Shiro Suzuki, Masaomi Yamamura, Shinya Murakami, Mai Mukai, Takefumi Hattori, Keishi Osakabe, John Ralph, Masahiro Sakamoto, and Toshiaki Umezawa
Organizer
The 3rd Asia Research Node Symposium on Humanosphere Science
Int'l Joint Research
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