2011 Fiscal Year Annual Research Report
植物天然物代謝の柔軟性の基盤解析とマメ科モデル系の生合成エンジニアリング
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21510233
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
綾部 真一 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (40050679)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 俊夫 日本大学, 生物資源科学部, 准教授 (80287606)
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| Keywords | 植物天然物 / 生合成 / 酵素 / 遺伝子 / アカシア / ミヤコグサ / フラボノイド / 毛状根 |
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| Research Abstract |
植物天然物の構造と機能の多様性の要因を,生合成酵素遺伝子のクローニングと機能解析および形質転換植物の作成を通じて解明し,代謝エンジニアリングに役立てるため次の研究を行った。
生合成酵素の構造と反応特性の解析:マメ科ネムノキ亜科アカシア属には5-デオキシ型フラボノイドや縮合型タンニンが含まれ,環境ストレス耐性や生態系での機能が期待される。しかし5-デオキシ構造の構築に関する酵素はソラマメ亜科のみで研究され他ではほとんど知見がない。この多様性の解明を目指してアカシアマンギウム培養細胞のフラボノイド合成系酵素の解析を行い,ソラマメ亜科と共通の2つの型のカルコン異性化酵素遺伝子を見出し,系統樹解析によりマメ科の成立時に遺伝子重複による多様化が起きたことを推定した。
二次代謝遺伝子改変植物と培養細胞を用いた代謝機能のエンジニアリング:フラボノール合成酵素改変ミヤコグサ毛状根の成分解析を続行し,毛状根系ではフラボノール生産に光が必要であり,光照射条件では導入した遺伝子の生産量への効果が見られることを明らかにした。一方ミヤコグサ培養細胞に対する微生物分子パターンの効果を解析し,脱分化細胞では植物体(実生)とは異なるファイトアレキシン組成を示すこと,病原菌と共生菌の分子パターンが異なる応答を引き起こすことを見出した。
以上の知見を総合し,植物天然物の構造多様性を産み出す二次代謝酵素遺伝子の適切な選択と,組換え体での発現を促す条件検討を通じて,環境適応および高機能植物の育成に繋がる生合成工学への展開が期待された。
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