2022 Fiscal Year Final Research Report

Development of basic technology of chemistry and biology for reducing damage by root parasitic weeds

Research Project

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Project/Area Number	18H05266
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Broad Section F
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	Asami Tadao 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (90231901)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	永田宏次東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30280788) 伊藤晋作東京農業大学, 生命科学部, 准教授 (70608950)
Project Period (FY)	2018-06-11 – 2023-03-31
Keywords	ストリゴラクトン / カリキン / 植物ホルモン / ジベレリン / エチレン / 根寄生雑草 / 生合成阻害剤 / 受容体制御剤
Outline of Final Research Achievements	We conducted research and development aiming to establish a foundation for the development of plant hormone control technology to mitigate agricultural damage primarily caused by Striga, a globally spreading parasitic weed. Our objectives included followings. 1) creation of self-induced germination agents: We synthesized SL receptor agonists and ethylene agonists for Striga seeds, which, in the absence of host crops, induce germination without parasitic attachment, leading to subsequent withering and death.2) Development of SL biosynthesis inhibitors: We worked on controlling SL production in host crops without affecting crop productivity, thereby reducing damage caused by root parasitic weeds.3) Investigation of SL receptor-specific inhibitors for Striga seeds: We aimed to develop compounds that specifically inhibit the receptors for SL in Striga seeds. As a result, we achieved successful creation of effective compounds for practical application in each of the above-mentioned areas.
Free Research Field	生物有機化学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	研究グループで開発したデブラノン類が、SLだけでなくKARアゴニストしても作用することを明らかにした。現在この化合物はSLやKAR類創製の基本構造として利用されており、この分野の進展に大きく貢献した。また生合成阻害剤の作用解析により、４環性と2環性SLの機能の違いを明確にできた。その結果、生合成阻害剤や園標的ノックアウト体がイネ収量に影響せずに根寄生雑草被害低減に利用できること、を示すことができた。この成果は科学的なSLの役割分担を明らかにしただけでなく、今後はイネだけでなく他の穀物への被害低減に貢献できるという農業面でへの応用が期待できる点で学術的にも社会的にも意義が大きい。