2021 Fiscal Year Annual Research Report
Research on odorant reception system in plants
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20H02951
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
有村 源一郎 東京理科大学, 先進工学部生命システム工学科, 教授 (60505329)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澤崎 達也 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 教授 (50314969)
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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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 揮発性化合物（VOC） / 受容体 / ヒストンアセチル化 / シロイヌナズナ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物から放出される揮発性化合物（VOC）は、植物がコミュニケーションを図るための重要な情報ツールである。VOCに曝された周囲の未被害植物は害虫に対する抵抗性を高めることができるが、植物がVOCを受容し、防御遺伝子等の活性化に繋げるための作用機序は未だ不明である。そこで本研究では、植物のVOC認識・応答およびそれに伴った防御応答を担うシグナル伝達因子を同定することで、植物間コミュニケーションを介した害虫抵抗性機構の解明を試みた。
【植物のメントール受容体の同定】
植物の化学物質センシングにおいて重要な役割を担う受容体キナーゼ（RLK）のタンパク質ライブラリー（147タンパク質）とメントール誘導体の相互作用解析をAlphaScreenにて実施した結果、ALE2（Abnormal Leaf Shape 2）がメントール誘導体と強く結合する因子として同定された。
【VOC受容植物の防御応答のためのエピジェネティク制御機構】
VOCであるβ-オシメンにシロイヌナズナが曝されると、HAC1等によってヒストンアセチル化が亢進されて、ストレス応答性転写因子ファミリーであるERFの転写が活性化されることが明らかにされた（図１）。この活性化は暴露後5~10日間維持され、その後ヒストン脱アセチル化酵素であるHDA6によってリセットされた。つまり、VOCに曝された植物はエピジェネティク転写制御を介して防御応答のオンオフを制御することが示された。
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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
実験計画に沿って研究は計画通りにに推進されている。今年度は、VOCに曝された植物におけるエピジェネティク転写制御に関する成果報告に至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
VOCに曝されたシロイヌナズナの食害に対する防御応答におけるヒストンアセチル化制御因子やその調節機構が明らかにされた。また、ヒストン脱アセチル化酵素であるHDA6がVOCに曝された植物におけるアセチル化の亢進をリセットするフィードバック因子であることが示唆されたことから、今後はHDA6と協調的にはたらくフィードバック因子の同定を試みる。
ALE2（Abnormal Leaf Shape 2）がメントール誘導体と強く結合する因子候補として同定された。ALE2は植物の成長と発達に必要なRLKであるが、VOC受容における役割は明らかにされていないため、今後、ALE2のVOC応答機構における機能の探索を継続する必要がある。
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[Journal Article] Sustained defense response via volatile signaling and its epigenetic transcriptional regulation2022
Author(s)
Onosato H., Fujimoto G., Higami T., Sakamoto T., Yamada A., Suzuki T., Ozawa R., Matsunaga S., Seki M., Ueda M., Sako K., Galis I., Arimura G.
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Journal Title
Plant Physiology
Volume: 189
Pages: 922-933
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Immune gene activation by NPR and TGA transcriptional regulators in the model monocot Brachypodium distachyon2022
Author(s)
Shimizu K., Suzuki H., Uemura T., Nozawa A., Desaki Y., Hoshino R., Yoshida A., Abe H., Nishiyama M., Nishiyama C., Sawasaki T., Arimura G.
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Journal Title
Plant Journal
Volume: 10
Pages: 470-481
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] The rice wound-inducible transcription factor RERJ1 sharing same signal transduction pathway with OsMYC2 is necessary for defense response to herbivory and bacterial blight2022
Author(s)
Valea I, Motegi A, Kawamura N, Kawamoto K, Miyao A, Ozawa R, Takabayashi J, Gomi K, Nemoto K, Nozawa A, Sawasaki T, Shinya T, Galis I, Miyamoto K, Nojiri H, Okada K.
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Journal Title
Plant Molecular Biology
Volume: -
Pages: in press
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Growth enhancement of Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) and onion (Allium cepa) with inoculation of three newly identified mineral-solubilizing fungi in the genus Aspergillus section Nigri2021
Author(s)
Khuna, S., Suwannarach, N., Kumla, J., Frisvad, J.C., Matsui, K., Nuangmek, W., Lumyong, S.
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Journal Title
Frontiers in Microbiology
Volume: 12
Pages: 705896
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Production of raspberry ketone by redirecting the metabolic flux to the phenylpropanoid pathway in tobacco plants2021
Author(s)
Koeduka, T., Takarada, S., Fujii, K., Sugiyama, A., Yazaki, K., Nishihara, M., Matsui, K.
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Journal Title
Metabolic Engineering Communications
Volume: 13
Pages: e00180
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Fungal-type terpene synthases in Marchantia polymorpha are involved in sesquiterpene biosynthesis in oil body cells2021
Author(s)
Takizawa, R., Hatada, M., Moriwaki, R., Abe, S., Yamashita, Y., Arimitsu, R., Yamato, K.T., Nishihama. R., Kohchi, T., Koeduka, T., Chen, F., Matsui, K.
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Journal Title
Plant and Cell Physiology
Volume: 62
Pages: 528-537
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Deciphering OPDA signaling components in the momilactone-producing moss Calohypnum plumiforme2021
Author(s)
Inagaki H, Miyamoto K, Ando N, Murakami K, Sugisawa K, Morita S, Yumoto E, Teruya M, Uchida K, Kato N, Kaji T, Takaoka Y, Hojo Y, Shinya T, Galis I, Nozawa A, Sawasaki T, Nojiri H, Ueda M, Okada K.
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Journal Title
Frontiers in Plant Science
Volume: 12
Pages: 688565
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] イネ科モデル植物ミナトカモジグサにおけるNPR1とNPR2の機能解明2021
Author(s)
鈴木ひとみ, 清水弘平, 上村卓, 野澤彰, 出崎能丈, 星野稜介, 吉田彩子, 安部洋,西山真, 西山千春, 澤崎達也, 有村源一郎
Organizer
第44回日本分子生物学会年会
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