2020 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation and application of molecular mechanism of Phytophthora sexual reproduction controlled by mating hormones
| Project/Area Number |
18H03943
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
小鹿 一 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50152492)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢島 新 東京農業大学, 生命科学部, 教授 (30328546)
竹本 大吾 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (30456587)
柴田 貴広 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (80447838)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 疫病菌 / 交配ホルモン / 有性生殖 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
疫病菌交配ホルモンα1、α2の生合成酵素および受容体の同定を目指し、まずは各交配型のゲノム解析と遺伝子発現解析のデータを引き続き解析した。交配ホルモンはphytolから酸化酵素によってphytol ->α2 ->α1の経路で生合成される。各交配型の遺伝子発現差解析（RNA-Seq）から十数個の候補遺伝子を見出していたが、これらの内３つについて真菌内での異種発現実験を行った結果、１つのcytochrom P450がα2生合成に関与することが分かった。この酵素を過剰発現した宿主菌はphytolを16-hydroxyphytolへ、11-hydroxyphytolをα2へ変換したが、phytolの11位の水酸化はできなかった。もう一つのα2生合成酵素（cytochrom P450）が存在すると考えられるので、遺伝子発現データをさらに詳しく解析中である。また、化学合成した11-hydroxyphytol, 16-hydroxyphytolを用いて、これらがα2生合成の前駆体であることを証明した。一方、α1生合成酵素は候補が3つほど見いだされたので、異種発現を開始した。
受容体については、これまでにA1交配型（α2受容体をもつ）, A2交配型（α1受容体をもつ）間の遺伝子発現比のデータを得ているので、ホルモンの脂溶性に着目して核内受容体スーパーファミリーに共通の特徴をもとに候補を絞り込み数個の候補遺伝子を見出した。一方、遺伝学的アプローチも並行して試みた。すなわちA1, A2株の交配で得られたF1世代を自家受精させてF2世代を取得し、各交配型間で異なる遺伝子を探索する。当該年度においては交配で生まれた次世代株の取得を完了した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
疫病菌交配ホルモンに関して、生合成酵素と受容体の２つの大きな課題を設定しているが、疫病菌の２つの交配型（A1, A2）のゲノム解析とRNA-Seqによる遺伝子発現解析を完了し、目標の生体分子をコードする遺伝子の絞込みの段階に入った。このうち、A2交配型が分泌するα2の生合成酵素の一つ（cytochrom P450の一種）を特定し、真菌をホストに当該遺伝子の異種発現を試みたところα2の生産に成功した。以上の成果は、今後の研究の加速につながると判断できる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
A2交配型のホルモンα2の生合成には２つのcytochrom P450が関与すると予想されるので、第２のα2生合成酵素遺伝子の同定、およびα1生合成酵素遺伝子の同定を同様の方法で進める。受容体の同定はまず遺伝学的視点から進める。すなわち保存株の内、交配型を短期間に変化させる（ホルモン感受性が変わる）株を用いて自家受精させ、次世代の株からA1, A2交配型を選別し、遺伝子発現解析を行い、交配型の違いを反映する発現遺伝子を探索する。核内受容体（DNA結合タンパク質）と仮定してさらに絞り込み、遺伝子ノックダウン実験等により証明する。
|
