Production of plant with high ascorbic acid contents by metabolic engineering

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K05620
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39030:Horticultural science-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: FUJIKAWA YUKICHI 広島大学, 統合生命科学研究科(生), 講師 (10506687)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: アスコルビン酸 / 代謝工学 / 過剰発現

Outline of Final Research Achievements

Ascorbic acid (vitamin C, AsA) is a major antioxidant against oxidative stress in plants and plays an important role in plant productivity. To pursue the strategy for efficiently manipulating AsA accumulation in plants, we attempted to modify the expression of AsA biosynthetic enzymes. As a result, the co-expression of three upstream enzymes (GMP, GME, and GGP) among the six AsA biosynthetic enzymes showed a significant increase in intracellular AsA contents. However, constitutive overexpression using CaMV35S may not enhance AsA as compared to transient overexpression.
Acerola MgGalLDH, the final enzyme of AsA biosynthesis in plants, has a mitochondrial localization signal in the N-terminal region. However, the localization modification of MgGalLDH alone may not enhance AsA in plants.

Free Research Field

植物分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

アスコルビン酸（ビタミンC, AsA）は活性酸素種に対する主要な抗酸化物質であり、植物生産の量的・質的強化に重要な役割を果たしている。AsAの生合成に着目した研究成果により、植物のAsA生合成強化に重要な酵素の候補を明らかにした。代謝工学的なアプローチによるAsA生合成の強化は、強光、乾燥、塩、低温、高温などの環境ストレスに対して植物生産が低下しない作物育種への応用が期待できる。また植物は様々な二次代謝産物を生産しているため、将来的には、植物における機能性物質の産生向上に関する応用展開に役立つことが期待できる。