2021 Fiscal Year Final Research Report
Elucidation of the BC-ring formation mechanisms in the biosynthesis of strigolactones
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19H02897
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ストリゴラクトン |
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| Outline of Final Research Achievements |
Strigolactones (SLs) are carotenoid-derived phytohormones and rhizosphere signaling molecules for arbuscular mycorrhizal fungi and root parasitic weeds. Cytochrome P450 CYP722C was identified as a key enzyme that catalyzes the reaction of BC-ring closure and the conversion of carlactonoic acid (CLA) to 5-deoxystrigol in cotton and orobanochol in cowpea and tomato. By knocking out the gene in tomato plants, orobanchol was undetectable in the root exudates but CLA, which was not observed in root exudates of wild-type (WT) plants, was detected. Root exudates of the knockout plants reduced the induction of germination of seeds of root parasitic weeds compared to WT. The architecture of the knockout and WT plants was comparable. These findings suggest the possibility of generating crops with greater resistance to infection by noxious root parasitic weeds.
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| Free Research Field |
生物有機化学
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
ストリゴラクトンは、植物地上部の枝分かれを制御する活性を有するとともに、根圏情報物質としても知られている。本研究により、ストリゴラクトン生合成に関わる重要な酵素を見出し、それをノックアウトすることでトマトの形態は変化させることなく、根寄生雑草の種子発芽に対する根分泌物の刺激活性を低下させることに成功した。この成果は、新規な生合成酵素を分子レベルで解明し、生成物が枝分かれ抑制活性に必須ではないことを示した点で学術的意義がある。さらに、地球規模で農業に甚大な被害をもたらしている根寄生雑草の害を軽減する新規の方策を示したという点で社会的な意義も大きい。
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