2019 Fiscal Year Annual Research Report
枝分かれ抑制ホルモンの実体解明を目指すストリゴラクトンBC環形成機構の解明
| Project/Area Number |
19H02897
|
|---|
| Research Institution | Kobe University |
|---|
Principal Investigator |
杉本 幸裕 神戸大学, 農学研究科, 教授 (10243411)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
滝川 浩郷 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (40271332)
水谷 正治 神戸大学, 農学研究科, 准教授 (60303898)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | ストリゴラクトン / オロバンコール / デオキシストリゴール |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
Canonical strigolactone（SL）としてorobancholを生産するササゲ（Vigna unguiculata）とトマト（Solanum lycopersicum）を材料として、carlactonoic acid（CLA）をorobancholに変換する酵素を探索した。ササゲ植物体に投与したCLAはorobancholに変換されるが4-deoxyorobanchol（4DO）には変換されず、4DOはorobancholに変換されなかった。また、CLAからorobancholへの変換はシトクロムP450の阻害剤であるウニコナゾールPで阻害された。これらのことから、シトクロムP450によってCLAが直接orobancholに変換されると考えられた。そこで、SL生産量が異なるいくつかの条件でササゲを栽培し、その根を用いたトランスクリプトーム解析を実施した。既知のSL生合成遺伝子と共発現するシトクロムP450遺伝子としてVuCYP722Cを選抜し、その酵素機能をin vitroで調べた結果、VuCYP722CはCLAを基質として、orobancholだけでなくジアステレオマーであるent-2′-epi-orobancholも生成した。トマトのSlCYP722Cもin vitroでVuCYP722Cと同様の酵素活性を示した。さらに、トマトにおいてCRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集でこの酵素遺伝子をノックアウトすると、ノックアウト体の根滲出物ではorobancholが検出限界以下となり、代わってCLAの蓄積が確認された。このことから、トマト植物体においてSlCYP722Cが CLAからorobancholへの直接的な変換を触媒することが証明された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度に計画していたorobanchol合成酵素に関する実験をほぼ達成できた。さらに、5-deoxystrigol（5DS）の生合成を触媒する酵素に関わる知見も蓄積しつつある。
|
| Strategy for Future Research Activity |
CLAを5DSに変換する酵素を探索する。本研究グループによるorobanchol合成酵素の報告に続いて、別の研究グループから生化学的な裏付けはないもののミヤコグサLotus japonicus（5DSを生産）でCYP722Cが5DS生合成に関わることが報告された。本グループでは、ワタ（Gossypium spp.）を材料として5DS合成酵素を追求する。具体的には、
１．Gossypium arboreum（5DSとsorgomolを生産）およびG. hirsutum（5DSとstrigolを生産）からCYP722C遺伝子を単離し、タンパク質を異種発現させて、CLAを基質として酵素機能を検証する。
２．いずれのワタ品種においてもCYP711Aがcarlactone（CL）をCLAに変換することは確認しているが、ミヤコグサのLjCYP711AはCLを、CLAを経て18-hydroxy CLAまで変換することが報告された。そのため、GaCYP711AおよびGhCYP711AがCLを18-hydroxy CLAまで変換するかどうかを確認する。
３．CLAを基質としてGaCYP722CあるいはGhCYP722Cにより5DSの生成が確認できない場合は、18-hydroxy CLAの合成法を検討し、これを基質として5DS合成酵素機能を検証する。
|
