Studies on color change of seed coat of edible beans during maturation

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H02146
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 吉田 久美 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (90210690)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾山 公一 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 技師 (80402460)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: Glycine max / Glycine soja / anthocyanin biosynthesis / delphinidin 3-O-glcoside / 2-flavenol

Outline of Annual Research Achievements

登熟した黒大豆種皮色素はシアニジン3-グルコシド（Cy3G）で、未熟な緑色の黒大豆種皮には、その前駆体と推測される5,7,3’,4’-テトラヒドロキシフラブ-2-エン-3-オール 3-O-グルコシド（2-フラベノール体）が含まれる。これら化合物の量的変化を、莢中の登熟および、莢から種子を出して明所、空気中に暴露した際の急速な種皮の黒化現象の両条件で定量分析した。その結果、黒ダイズにおいては、通常のシスロイコシアニジンを経由しない新しい生合成経路の存在を明らかにした。
2021年度は、大豆の原種と考えられているツルマメを用いて分析を行った。登熟したツルマメの黒色種皮にはシアニジン3-O-グルコシドに加え、デルフィニジン3-O-グルコシド（Dp3G）が含まれることがわかった。ツルマメにおいても黒ダイズと同様の生合成経路が存在すると考え、5,7,3’,4’-テトラヒドロキシフラブ-2-エン-3-オール 3-O-グルコシド（2-フラベノール体）と5,7,3’,4’, 5’-ペンタヒドロキシフラブ-2-エン-3-オール 3-O-グルコシド（Dp3G-2-フラベノール体）が存在するか分析した。Dp3Gを水中で還元し、ほぼ純粋なDp3G-2-フラベノール体を得た。ただし、この化合物は極めて不安定で容易に酸化されてDp3Gに戻るため、注意深くHPLCによる単離を行った。機器分析の結果この構造を確認した。次に、2-フラベノール体とDp3G-2-フラベノール体を標品として、未熟ツルマメの中性抽出液の中に、これらの前駆体が存在するかどうか探索した。HPLC分析およびLC-MS分析の結果、種皮色が緑色の未熟ツルマメに両分子が存在することが明らかになった。以上から、ツルマメにおけるCy3GとDp3Gの生合成も、黒ダイズと同様に、それぞれ、2-フラベノール体とDp3G-2-フラベノール体を経由していることが初めて明らかになった。以上から、この生合成経路の普遍性が実証できた。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] FCT-UNL(ポルトガル)
  • Country Name: PORTUGAL
  • Counterpart Institution: FCT-UNL
• [Int'l Joint Research] Avignon University(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: Avignon University
• [Int'l Joint Research] SISSA(イタリア)
  • Country Name: ITALY
  • Counterpart Institution: SISSA
• [Int'l Joint Research] UC Davis/MARS/The Ohio State University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: UC Davis/MARS/The Ohio State University
  • # of Other Institutions: 3
• [Int'l Joint Research] Institut Ruder Boskovic(クロアチア)
  • Country Name: CROATIA
  • Counterpart Institution: Institut Ruder Boskovic
• [Journal Article] Discovery of a natural cyan blue: A unique food-sourced anthocyanin ccould replace synthetic brilliant blue. (2021)
  • Author(s): Denish, P. R., Fenger, J-A., Powers, R., Sigurdson, G. T., Grisanti, L., Guggenheim, K. G., Laporte, S., Li, J., Kondo, T., Magistrato, A., Moloney, M. P., Riley, M., Rusishvili, M., Ahmadiani, N., Baroni, S., Dangles, O., Giusti, M., Collins, T. M., Didzbalis, J., Yoshida, K., Siegel, J. B., Robbins, R. J.
  • Journal Title: Sci. Advances Volume: 7 Pages: eabe7871
  • DOI: 10.1126/sciadv.abe7871
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Polyacylated anthocyanins in bluish-purple petals of Chinese bellflower, Platycodon grandiflorum. (2021)
  • Author(s): Kondo, T., Hagihara, S., Takaya, Y., Yoshida, K.
  • Journal Title: Int. J. Mol. Sci. Volume: 22 Pages: 4044
  • DOI: 10.3390/ijms22084044
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Protecting group-free method for syntehsis of N-glycosyl carbamates and an assessment of the anomeric effect of nitrogen in the cabamate group. (2021)
  • Author(s): Ichikawa, Y., Kaneko, D., Saeki, N., Minami, T., Masuda, T., Yoshida, K., Kondo, T., Ochi, R.
  • Journal Title: Carbohydr. Res. Volume: 505 Pages: 108280
  • DOI: 10.1016/j.carres.2021.108280
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] アジサイ由来のアルミニウムストレス耐性に関与する膜タンパク質の三次元結晶化 (2021)
  • Author(s): 伊藤誉明、中林由香里、入江克雅、大嶋篤典、藤吉好則、吉田久美
  • Journal Title: Spring-8/SACLA 利用研究成果集 Volume: 9 Pages: 380-382
  • DOI: 10.18957/rr.9.6.380
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] アジサイの花色の謎を解く、ようやく明らかになった青色色素の構造と色の変わるしくみ (2021)
  • Author(s): 吉田久美
  • Journal Title: 月刊化学 Volume: 76 Pages: 23-28
• [Journal Article] フラボノイド系植物色素の化学ー最近の話題を中心に (2021)
  • Author(s): 吉田久美
  • Journal Title: 色材誌 Volume: 94 Pages: 263-269
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 様々な品種のアズキ種皮に含まれる色素の分析． (2022)
  • Author(s): 吉田久美、高山陽子、浅野友世、萩原星児
  • Organizer: 日本農芸化学会2022年度大会
• [Presentation] ツルマメの登熟過程における種皮成分の変化の分析 (2022)
  • Author(s): 仁瓶栞里、杉田千恵子、吉野奈津子、近藤忠雄、吉田久美
  • Organizer: 日本農芸化学会2022年度大会
• [Presentation] 外部標準法定量NMR（EC-qNMR）によるアントシアニン市販試薬の純度測定 (2022)
  • Author(s): 西﨑雄三、建部千絵、吉田久美、杉本直樹、佐藤恭子
  • Organizer: 日本農芸化学会2022年度大会
• [Presentation] A new biosynthetic intermediate of cyanidin 3-O-glucoside in black soybean seed coat (2021)
  • Author(s): Kumi Yoshida, Yada Teppabut, Reo Sawaguchi, Kin-ichi Oyama, Tadao Kondo
  • Organizer: ICP2020 Turk
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] アントシアニンを用いた食品着色料の可能性 (2021)
  • Author(s): 吉田久美
  • Organizer: ifia JAPAN2021 (第26回国際食品素材/添加物展・会議)／HFE JAPAN2021(第19回ヘルスフードエキスポ)
  • Invited
• [Presentation] アントシアニンを用いた青色着色料の可能性 (2021)
  • Author(s): 吉田久美
  • Organizer: 愛知県立明和高等学校SSH理科特別講座
  • Invited
• [Presentation] フラボノイド系色素の化学と生物学 (2021)
  • Author(s): 吉田久美
  • Organizer: 理化学研究所 環境資源科学研究センター－千葉大学植物分子科学研究センター植物科学ジョイントセミナー
  • Invited
• [Presentation] 黒ダイズ種皮におけるシアニジン 3-O -グルコシドの新規生合成経路 (2021)
  • Author(s): 澤口 玲央、古川 楓、和氣 駿之、テッパブット ヤダー、中根 悠輔、林 英美、尾山 公一、杉田 千恵子、近藤 忠雄、中山 亨、吉田 久美
  • Organizer: 第63回天然有機化合物討論会
• [Remarks] Yoshida Laboratory
  • URL: http://www.info.human.nagoya-u.ac.jp/lab/yoshida/index.html