Elucidation of the mechanism of floral scent production and emission in Solanaceae plants

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05840
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: Koeduka Takao 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (30565106)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 真野 純一 山口大学, 大学研究推進機構, 教授 (50243100)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 香気成分 / 配糖体化 / 輸送担体 / 揮発性ベンゼノイド

Outline of Final Research Achievements

Solanaceae plants produce floral scent at night and attract nocturnal moths as pollinators. However, it is unclear how the floral scents produced in plant cells are emitted into the atmosphere, especially the effects of glycosylation and transport carriers on the production and emission of floral scents. In this study, we performed comprehensive metabolite and RNA-seq analyses at different flowering stages and at different times of the day and night in petunia and tobacco, which are model plants of the Solanaceae family. The results showed that the biosynthetic genes of the floral scents highly expressed at night, and glycosyltransferase and transporter genes also showed similar expression pattern. Furthermore, we found that the isolated glycosyltransferases exhibit glycosylation activity toward volatile benzenoids and the intermediate, benzoic acid.

Free Research Field

植物生化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生成された香気成分は葉などの栄養器官では配糖体として蓄積され、植物自身の毒性回避や植食者への撃退に備え蓄積される。一方、花などの繁殖器官で香気成分がなぜ配糖体として蓄積されるのか、また、どのようにして細胞内から植物体外に運ばれるのか、その放散メカニズムは不明である。本研究は植物細胞内で生合成された花香成分が配糖体化酵素による貯蔵、輸送体や脂質輸送タンパク質を介して大気中へと放散される可能性を分子レベルで示唆したものであり、花香生成の人為的制御を考える上で重要である。花香を利用した天敵昆虫による生物的害虫防除や香料創作など新たな香りビジネスの技術開発にも貢献できることが期待される。