2019 Fiscal Year Annual Research Report
植物「嗅覚（揮発性化合物を認識し生体シグナルへと変換する過程）」の解明
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19H02887
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
松井 健二 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (90199729)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高林 純示 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (10197197)
渡辺 文太 京都大学, 化学研究所, 助教 (10544637)
岡田 憲典 東京大学, 生物生産工学研究センター, 准教授 (20312241)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 嗅覚 / ケミカルプローブ / 匂い応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では植物の「嗅覚」の分子機構解明を目指している。2019年度は研究素材として確立できる植物と揮発性化合物の組合わせの確定を行った。まず、埼玉大学豊田正嗣准教授の協力を得てカルシウムセンサータンパク質GCaMP発現シロイヌナズナを用いた嗅覚モニタリング実験を実施し、蛍光実体顕微鏡を用いて一定濃度の(Z)-3-ヘキセナールガスに応答して細胞内カルシウム濃度上昇に伴うGCaMP由来蛍光の数秒で観察可能なリアルタイム計測に成功した。この応答は(Z)-3-ヘキセノール（アルコール体）ではほとんど検出できず、揮発性化合物の構造依存的な「嗅覚］現象だと言える。現在、GCaMP発現シロイヌナズナの化学変異導入による変異体プールの作成を進めており、そのスクリーニングにより嗅覚を失った変異体の単離を目指しているが、GCaMP過剰発現体にサイレンシングが頻発しており、サイレンシング個体の排除について検討が必要であることが分かった。
一方、トウモロコシで(Z)-3-ヘキセニルアセテートガスによってプロテアーゼインヒビター遺伝子の誘導が惹起されることを確認した。これまでに、この応答はアセテート体に特徴的で(Z)-3-ヘキセノールでは惹起されないことが確認している。この実験系については様々な構造類縁体を用いて構造活性相関を解析し、その上で、ケミカルプローブのデザインへと進めて行く。一方で、共同研究者の高林と岡田によって刈り取られたセイタカアワダチソウから放散される揮発性化合物に暴露されたイネのマイクロアレイ解析が進められ、現在その結果の解析中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
シロイヌナズナGCaMPによる嗅覚応答のモニタリング、およびトウモロコシプロテアーゼインヒビター遺伝子によるモニタリングいずれも再現性が確認され、当初の目的であった、嗅覚モニターシステムの確立にはほぼ成功したと考える。ただ、前者ではサイレンシングの問題を克服する必要があり、当初の計画以上の進展にはやや時間が必要と思われ、おおむね順調との判断とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
GCaMP個体については栽培条件を変更することでサイレンシング出現頻度を低下できるか検討する。この検討が不調に終わった場合はGCaMPのプロモーターを35Sプロモーターからユビキチンプロモーターなど内因性プロモーターに変換し、再度シロイヌナズナの形質転換を実施する。一方、トウモロコシ芽生えでの実験では構造活性相関の一端が確認できた。今後、アセテートの構造類縁体として酸部分、アルコール部分ともにそのアルキル鎖長、二重結合の位置と幾何を系統的に変化させた化合物を準備（必要なら合成）し、現在用いているガスフロー植物暴露システムを用いた検討を続け、構造活性相関の確定を急ぐ。構造活性相関が確定された段階で活性部位を維持したケミカルプローブのデザインへと進む。
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| Remarks |
所属大学研究室のwebページ
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