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2022 Fiscal Year Annual Research Report

万能ペルオキシダーゼCWPO-Cの植物ホルモン不活性化による生長・分化制御

Research Project

Project/Area Number 20H03046
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

堤 祐司  九州大学, 農学研究院, 教授 (30236921)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 雉子谷 佳男  宮崎大学, 農学部, 教授 (10295199)
藤田 弘毅  九州大学, 農学研究院, 助教 (90264100)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywordsペルオキシダーゼ / CWPO-C / オーキシン / 成長制御 / 木化 / 過剰発現体 / 発現抑制体 / 発現解析
Outline of Annual Research Achievements

CWPO-C過剰発現組換え体シロイヌナズナ(OEライン)を作成した結果、OEラインは成長速度が遅く、中でも最も成長抑制が大きいラインOE11は、遺伝的に安定した後代において60%の苗の先端がカールするという異常な表現型を示した。さらに、植物体を水平に倒した後の立ち上がり屈性試験において、OEラインはコントロールに比べて立ち上がり時間が著しく延長したことから、CWPO-Cの生理機能の一つとして、オーキシン代謝制御を予想した。アラビドプシス組換え体の内在性インドール-3-酢酸(IAA)は、OE11ではIAA濃度が野生型の約1割まで減少していることや、大腸菌で発現させたリコンビナントCWPO-Cはin vitroにおいてIAAを代謝物に変換したことも確認したことから、CWPO-Cの生理機能として、IAAの代謝不活性化による成長制御機能を提唱した。
次に、ポプラを用いてOEラインと発現抑制(RNAi)ラインを作成した。ポプラOEラインは、若干の成長促進ならびに屈性時間の短縮など、アラビドプシスOEラインとは大きく異なった表現型をした。一方で、ポプラRNAiラインは外見上の成長や形状は野生型と大きな違いを認めないが、横断面において木部の発達が遅れ、木化細胞が大きく減少した。RNAiラインのリグニン量は減少し、リグニン中のβ-O-4結合比率は顕著に増加していることから、CWPO-Cの抑制は木化レベルや、リグニン構造にも影響することが明らかとなった。これらの結果から、CWPO-Cの生理機能として、木部組織の発達や木化制御に加え、IAAの代謝不活性化を介した若い組織における成長制御というペルオキシダーゼの生理的機能に関する重要な知見が得られた。

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

    (7 results)

All 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] The Populus alba cationic cell‐wall‐bound peroxidase (CWPO‐C) regulates plant growth, lignin content and composition in poplar2023

    • Author(s)
      Diego Alonso Yoshikay‐Benitez, Kaori Ohira, Kasturi Banerjee, Koki Fujita, Jun Shigeto, Yuji Tsutsumi
    • Journal Title

      Journal of Wood Science

      Volume: 69 Pages: 12

    • DOI

      10.1186/s10086-023-02086-1

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Populus alba cationic cell‐wall‐bound peroxidase (CWPO‐C) regulates the plant growth and affects auxin concentration in Arabidopsis thaliana2022

    • Author(s)
      Diego Alonso Yoshikay‐Benitez, Yusuke Yokoyama, Kaori Ohira, Koki Fujita, Azusa Tomiie, Yoshio Kijidani, Jun Shigeto, Yuji Tsutsumi
    • Journal Title

      Physiology and Molecular Biology of Plants

      Volume: 28 Pages: 1671-1680

    • DOI

      10.1007/s12298-022-01259-4

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] CWPO-CオーソログであるAtPrx2、AtPrx25、AtPrx71をノックアウトしたシロイヌナズナ欠損体の成長とその制御作用2023

    • Author(s)
      宮田 宗史朗、山本 怜奈、重藤 潤、坂井 志帆、松井 友里、藤田 弘毅、堤 祐司
    • Organizer
      第73回日本木材学会大会
  • [Presentation] The cationic cell-wall-bound peroxidase (CWPO-C) involved in plant growth and lignification in Poplar2023

    • Author(s)
      Diego Yoshikay1, Kaori Ohira, Koki Fujita, Jun Shigeto, Yuji Tsutsumi
    • Organizer
      第73回日本木材学会大会
  • [Presentation] rCWPO-Cを用いた人工細胞壁形成におけるシリンギル型モノリグノールの重合と凝集形態解析2023

    • Author(s)
      松久 直文、田村 剛、川口 なつみ、藤田 弘毅、堤 祐司
    • Organizer
      第73回日本木材学会大会
  • [Presentation] Indole-3-acetic acid (IAA) auxin catabolized by Class III CWPO-C peroxidase2023

    • Author(s)
      Diego Alonso Yoshikay-Benitez1, Yusuke Yokoyama, Kaori Ohira, Koki Fujita, Azusa Tomiie, Yoshio Kijidani, Yuji Tsutsumi
    • Organizer
      第28回日本木材学会九州支部大会
  • [Presentation] CWPO-CおよびそのオーソログAtPrx71によるオーキシン不活性化を介した成長抑制機能の検討2022

    • Author(s)
      宮田 宗史朗、坂井 志帆、松井 祐里、横山 裕亮、Diego Yoshikay、藤田 弘毅、重藤 潤、堤 祐司
    • Organizer
      第67回リグニン討論会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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