2019 Fiscal Year Research-status Report
根寄生雑草防除法の開発に向けたストリゴラクトン生合成酵素の機能解析
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19K05838
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
野村 崇人 宇都宮大学, バイオサイエンス教育研究センター, 准教授 (60373346)
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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 / 生合成 / 酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ストライガやオロバンキといった根寄生植物は、宿主植物の根に寄生して養水分を奪うため、世界各地の農作物に甚大な被害を与えている。現在までに根寄生雑草の有効な防除法は確立されていない。根寄生雑草の種子は植物の根から浸出されるストリゴラクトン（SL）と呼ばれる二次代謝産物を認識して発芽する。これまでにストライガ耐性形質を示すソルガムの変異体から、その耐性を付与した原因遺伝子LGS1が同定されている。LGS1遺伝子はSLの一種である5-デオキシストリゴール（5DS）の立体選択的な環化反応に関わる生合成酵素をコードしていると考えられるが、その機能は解明されていない。本研究では、根寄生雑草を制御する技術の基盤となりうるLGS1酵素の機能の解明を目的としている。LGS1遺伝子がコードしているタンパク質は硫酸基転移酵素に類似している。これまでにソルガムlgs1変異体植物において蓄積していると推定される基質候補のSL前駆体をLC-MS/MSを用いて探索し、その1つを同定している。その候補基質と大腸菌を用いて発現させたLGS1タンパク質をインキュベートしたところ、硫酸基供与体依存的に5DSの生成が確認されたが、その立体異性体である4-デオキシオロバンコール（4DO）も検出された。立体選択的な反応が見られなかった理由として、大腸菌を用いた異種発現の影響が考えられたので、ベンサミアナタバコを用いた一過的発現系を用いてLGS1タンパク質を発現させて、代謝実験を行った。しかしながら、同様に5DSと4DOの生成が確認された。立体選択的な5DS生合成には、LGS1酵素による硫酸基付加の後、他の酵素により進む可能性が考えられた。
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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
計画通りの実験を進めた。国内外の学会や論文で研究成果を発表し、関連成果について特許を出願した。
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| Strategy for Future Research Activity |
立体選択的な5DS生合成経路の解明のため、LGS1と共にその経路で働く酵素の絞り込みを行う。候補酵素は大腸菌、酵母およびベンサミアナタバコの発現系を用いて機能を解析する。
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| Causes of Carryover |
予算はほぼ使用した。次年度の使用計画に影響はない。
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