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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Identification of transcription factors regulating triterpenoids biosynthesis: towards the elucidation of the biological roles of triterpenoids in legumes

Research Project

Project/Area Number 20H02913
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

関 光  大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30392004)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 光田 展隆  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 副研究部門長 (80450667)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywordsマメ科植物 / トリテルペノイド / ソヤサポニン / ベツリン酸 / グリチルリチン / 生合成制御 / 転写制御因子 / 植物代謝工学
Outline of Annual Research Achievements

水耕栽培したミヤコグサに発達する二次通気組織においてトリテルペノイドの一種であるベツリン酸生合成が顕著に活性化されることが判明した.二次通気組織のトランスクリプトーム解析を行った結果から,ベツリン酸生合成酵素遺伝子の発現を正に制御する転写因子候補として2種のbHLH型転写因子(LjbHLH32およびLjbHLH50)を見いだした.これらの転写因子を過剰発現する形質転換ミヤコグサ毛状根ではベツリン酸生合成酵素遺伝子の発現レベルが上昇するとともにベツリン酸量が有意に増高することから,LjbHLH32およびLjbHLH50はベツリン酸生合成活性化因子であることが示唆された.また,ダイズからはソヤサポニン生合成を活性化する転写因子の候補として1種のbHLH型転写因子を見出した.本転写因子を過剰発現する形質転換ダイズ毛状根では,ソヤサポニン生合成に関わる酵素遺伝子の発現が顕著に増高すること,ソヤサポニンIおよびその中間体の量が増加することが判明した.そのため,空ベクターコントロール毛状根と転写因子過剰発現毛状根の比較トランスクリプトーム解析を実施している.マメ科薬用植物カンゾウ(甘草)の液体培養ストロンにおいては甘味サポニンであるグリチルリチン生合成の鍵酵素であるCYP88D6の発現が抑制されているためグリチルリチンが産生されない.CYP88D6の発現抑制機構を調べるため,エピジェネティック阻害剤のDNAメチル化酵素阻害剤を添加した結果,CYP88D6遺伝子の発現上昇が見られた.そのため,グリチルリチン生合成が活発な土壌栽培根と液体培養ストロンのEM-Seq を行ったので,今後データ解析を行う.

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (17 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Open Access: 5 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] Universidad Regional Amazonica IKIAM(エクアドル)

    • Country Name
      ECUADOR
    • Counterpart Institution
      Universidad Regional Amazonica IKIAM
  • [Journal Article] Identification of basic helix-loop-helix transcription factors that activate betulinic acid biosynthesis by RNA-sequencing of hydroponically cultured Lotus japonicus2022

    • Author(s)
      Suzuki H, Takahashi H, Fukushima EO, Nakazono M, Muranaka T, Seki H
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: PPR572402 Pages: PPR572402

    • DOI

      10.1101/2022.11.16.516519

    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Triterpenoids in aerenchymatous phellem contribute to internal root aeration and waterlogging adaptability in soybean2022

    • Author(s)
      Takahashi H, Abo C, Suzuki H, Romsuk J, Oi T, Yanagawa A, Gorai T, Tomisaki Y, Jitsui M, Shimamura S, Mori H, Kaga A, Ishimoto M, Seki H, Muranaka T, Nakazono M
    • Journal Title

      Research Square

      Volume: PPR568134 Pages: PPR568134

    • DOI

      10.21203/rs.3.rs-2230730/v1

    • Open Access
  • [Journal Article] Chromosome-scale genome assembly of Glycyrrhiza uralensis revealed metabolic gene cluster centred specialized metabolites biosynthesis2022

    • Author(s)
      Rai A, Hirakawa H, Rai M, Shimizu Y, Shirasawa K, Kikuchi S, Seki H, Yamazaki M, Toyoda A, Isobe S, Muranaka T, Saito K
    • Journal Title

      DNA Res

      Volume: 29 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1093/dnares/dsac043

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] High-yield bioactive triterpenoid production by heterologous expression in Nicotiana benthamiana using the Tsukuba system2022

    • Author(s)
      Romsuk J, Yasumoto S, Fukushima EO, Miura K, Muranaka T, Seki H
    • Journal Title

      Front. Plant Sci.

      Volume: 13 Pages: 991909

    • DOI

      10.3389/fpls.2022.991909

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Identification of key amino acid residues toward improving the catalytic activity and substrate specificity of plant-derived cytochrome P450 monooxygenases CYP716A subfamily enzyme for triterpenoid production in Saccharomyces cerevisiae2022

    • Author(s)
      Romsuk J, Yasumoto S, Seki H, Fukushima EO, Muranaka T
    • Journal Title

      Front. Bioeng. Biotechnol.

      Volume: 10 Pages: 955650

    • DOI

      10.3389/fbioe.2022.955650

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 植物トリテルペノイドの酵母生産: 実例および展望2022

    • Author(s)
      關 光、Soo Yeon CHUNG、村中俊哉
    • Journal Title

      植物の生長調節

      Volume: 57 Pages: 77-83

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 酵母を用いたグリチルリチンの生産とメタボロン形成の可能性2022

    • Author(s)
      Soo Yeon CHUNG、關 光、村中俊哉
    • Journal Title

      酵素工学ニュース

      Volume: 88 Pages: -

  • [Presentation] 酵母で植物有用物質をつくる2023

    • Author(s)
      關 光
    • Organizer
      大阪大学大学院工学研究科テクノアリーナフォーラム:インテリジェントアグリ工学の新展開
    • Invited
  • [Presentation] カンゾウ培養ストロンにおけるグリチルリチン生合成遺伝子の発現におよぼすDNAメチル化酵素阻害剤の効果2022

    • Author(s)
      藤原健太郎、高上馬希重、村中俊哉、關 光
    • Organizer
      2022年度(第11回)近畿植物学会講演会
  • [Presentation] トリテルペノイドサポニン生合成におけるセルロース合成酵素類似タンパク質の機能解析2022

    • Author(s)
      チョンスヨン、和氣駿之、中山 亨、村中俊哉、關 光
    • Organizer
      2022年度(第11回)近畿植物学会講演会
  • [Presentation] 植物甘味成分の酵母生産2022

    • Author(s)
      關 光
    • Organizer
      第74 回日本生物工学会大会シンポジウム:植物由来のバイオプロダクションの新潮流
    • Invited
  • [Presentation] 植物の有用成分を酵母でつくる2022

    • Author(s)
      關 光
    • Organizer
      市民公開シンポジウム:食と農の技術革新がSDGsへ貢献する!
    • Invited
  • [Presentation] Nicotiana benthamiana as a production platform for bioactive triterpenoid maslinic acid2022

    • Author(s)
      Romsuk J, Yasumoto S, Fukushima EO, Miura K, Muranaka T, Seki H
    • Organizer
      第39回日本植物バイオテクノロジー学会大会
  • [Presentation] エピジェネティック酵素阻害剤がカンゾウ培養ストロンにおけるグリチルリチン生合成遺伝子の発現におよぼす効果2022

    • Author(s)
      藤原健太郎、高上馬希重、村中俊哉、關 光
    • Organizer
      第39回日本植物バイオテクノロジー学会大会
  • [Presentation] ゲノム編集による薬用植物甘草セルロース合成酵素類似タンパク質のサポニン生合成における機能の同定2022

    • Author(s)
      阪西真実、藤原健太郎、高上馬希重、村中俊哉,關 光
    • Organizer
      第39回日本植物バイオテクノロジー学会大会
  • [Presentation] トリテルペノイドサポニン生合成酵素群のタンパク質間相互作用の解析2022

    • Author(s)
      チョンスヨン、和氣駿之、中山 亨、村中俊哉、關 光
    • Organizer
      第39回日本植物バイオテクノロジー学会大会

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Published: 2023-12-25  

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