2022 Fiscal Year Annual Research Report
真の枝分かれ抑制ホルモンの同定を志向した典型的ストリゴラクトン生合成経路の解明
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20K15459
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
若林 孝俊 大阪公立大学, 大学院農学研究科, 特任研究員 (20843858)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 植物ホルモン / 発芽刺激物質 / ストリゴラクトン / 根寄生雑草 / 生合成 / シトクロムP450 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シロイヌナズナにおいて、carlactonoic acid（CLA）をメチル化し、methyl carlactonoate（MeCLA）への変換を触媒するメチル基転移酵素（CLAMT）の欠損は過剰な枝分かれを引き起こすことが知られる。したがって、枝分かれ抑制機能を有するストリゴラクトン（SL）の合成にはCLAのメチル化が必須であると考えられる。また、非典型的SLはMeCLAと同一の部分構造を有するため、MeCLAが非典型的SLの生合成前駆体であることが示唆されている。本研究では、セイショウチャヒキ（Avena strigosa）が生産する新規SLとして6-epi-heliolactoneを単離同定した。さらに、植物体へのフィード実験において、投与したMeCLAが6-epi-heliolactoneに変換されたことから、MeCLAを経由する非典型的SL生合成経路の存在が強く示唆された。また、様々な植物におけるCLAMTホモログの機能を調べた結果、トマト、ミヤコグサ、ヒマワリのホモログ酵素が同様の酵素活性を有することを明らかにし、CLAのメチル化が植物に広く保存された機能であることが示唆された。
次に、SL構造多様化機構の解明に向けた研究を推進した。本研究では、トマトからorobanchol代謝物と考えられる３種類の新規SLを単離同定した。これらの新規SLを同定したことで、CLAからorobancholを経由するsolanacolまでの生合成経路を提案した。また、新規SL生合成酵素として5-deoxystrigolからstrigolへの変換を担う、ワタ（Gossypium hirsutum）のstrigol合成酵素の探索を行った。トランスクリプトーム解析による候補遺伝子の絞り込みと、ベンサミアナタバコを用いた一過的タンパク質発現システムによる酵素機能のスクリーニングを実施し、有力な候補として一つのシトクロムP450を見出した。組み換え酵素を用いたin vitro酵素アッセイの結果、当該候補酵素が5-deoxystrigolからstrigolへの変換を触媒することを明らかにし、これを新規strigol合成酵素と同定した。
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