2022 Fiscal Year Research-status Report

Activation of microbial dormant secondary metabolism by plant hormones

Research Project

Project/Area Number	21K19081
Research Institution	Aoyama Gakuin University
Principal Investigator	木谷茂青山学院大学, 理工学部, 教授 (10379117)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2024-03-31
Keywords	放線菌 / 植物ホルモン / 化学コミュニケーション
Outline of Annual Research Achievements	微生物と植物の間には、多様な化学コミュニケーションが存在することが予想されるが、その多くは解明されていない。この化学コミュニケーション自体を見出し、このシグナル伝達に関与する分子を同定できれば、微生物または植物の潜在能力を活用でき、微生物資源への新たなアクセスや植物の生長制御などが可能になると考えられる。放線菌は、有用生理活性物質を二次代謝産物とする微生物である。研究代表者は、二次代謝を調節する放線菌シグナルが根寄生植物種子の発芽を抑制する現象を見出した。そこで、放線菌のシグナル物質が植物生理活性を示すなら、植物ホルモンも放線菌の二次代謝を調節するのではないかと考えた。本研究では、植物ホルモンに代謝応答する放線菌種を同定し、その分子機構を解明、植物-微生物間の新たな化学コミュニケーションを明示することを目的としている。昨年度までに、植物ホルモン代謝応答検出系を植物関連放線菌（植物内生放線菌や根圏生息放線菌を含む）を対象にてして構築した。その結果、液体培養における植物ホルモンの添加に応答して、代謝物プロファイルが変動する放線菌種を見出した。しかし、培養液のスケールアップを図ったところ、代謝物プロファイルの変動が観察されなくなった。そこで、本年度は、再現性の高い代謝物プロファイル変動を固体培養を用いて見出すことを目指した。その結果、Streptomyces sp. YO4株とStreptomyces sp. YO83株では異なる植物ホルモンを添加した場合に、色素生産が変化することが分かった。また、Streptomyces sp. YO48株では、抗大腸菌物質の生産が植物ホルモンの添加に依存することも明らかとなった。。これらの現象の再現性は高いことから、昨年度の結果も踏まえると、植物関連放線菌の二次代謝は植物ホルモンに調節されることが強く示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 研究年度２年目では、植物ホルモン応答物質の一部については、その単離同定が終了していることを予定していた。しかし、現時点では、植物ホルモンに添加応答する放線菌種を見出したのみであり、昨年度終了時点での想定よりは進捗しているものの、やや遅れていると判断した。
Strategy for Future Research Activity	いくつかの植物内生放線菌にて植物ホルモンに代謝応答する現象が観察されたことから、その応答物質を単離精製し、その化学構造を同定する。また、当該放線菌のゲノムDNA解析から、応答物質の生合成遺伝子を探索、植物ホルモン応答機構を解明する情報を得る。
Causes of Carryover	今年度に、研究代表者が所属機関を異動したことにより、研究環境の構築と整備に時間を要した。また、植物ホルモン応答性放線菌の特定にも時間を要したことから、購入予定であった実験消耗品費などの購入を一部、見送った。以上の状況により、未使用額が生じた。次年度は、植物ホルモン応答物質の単離同定に焦点を当てて研究を実施する予定であり、未使用額はこの実験に必要な備品と消耗品費に充当する予定である。