Development of Genomics and Chemical approach for the novel plant peptide signaling

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19074
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Tabata Ryo 名古屋大学, 生命農学研究科, 特任講師 (30712294)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Keywords: 植物 / ペプチド / 短鎖翻訳後修飾型ペプチド / システインリッチペプチド / 環境ストレス応答

Outline of Final Research Achievements

Small secreted peptides are important for plant development and environmental stress response. It is estimated that more than 1000 potential secreted peptides exist in Arabidopsis genome, however, so far only very few have been functionally characterized because of the difficulty in elucidating their mature peptide structures and gene redundancy. In this study, I identified the tomato tyrosine-sulfated peptide through a xylem sap peptidomics approach. In addition, I also performed genomics approach (CRISPR/Cas9 genome-editing technique in the ku70 or ligase4-deficient mutant background) and found novel cysteine-rich peptides are essential for Hypoxic stress Response. These analyses may pave the way for understanding the novel plant peptide signaling.

Free Research Field

植物分子生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今回の新規ペプチド分子の発見は、植物の細胞間・器官間シグナルの解明へ向けた手がかりであり、環境変動に適応する植物の巧みな生存戦略を理解するうえで非常に重要である。また、ストレス応答を制御するペプチド分子を活用することができれば、分解され無害なアミノ酸に還るペプチドを利用して、ストレス耐性を強化することが期待され、効率的な作物栽培のための基盤技術創成に繋がると考えられる。また、植物の根と葉のコミュニケーションを制御可能なペプチド分子を見出し、活用することができれば、「葉」にペプチドを塗布することで「根」でのストレス応答を向上させるなど、新しい栽培制御技術の創出にもつなげることができる。