2023 Fiscal Year Research-status Report
ユーカリの加水分解性タンニンの生合成機構とアルミニウム耐性における役割の解明
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22K05739
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| Research Institution | Forest Research and Management Organization |
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Principal Investigator |
山溝 千尋 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 (20455314)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ストレス耐性 / 生合成経路 / 加水分解性タンニン / 二次代謝産物 / アルミニウム耐性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、酸性土壌で植物の生育を阻害する主な要因であるアルミニウムを無毒化する、加水分解性タンニンの生合成機構とその役割を明らかにすることを目的としている。極めて強いアルミニウム耐性を示し、加水分解性タンニンを多量に蓄積するユーカリからは、加水分解性タンニン生合成の第一段階と第二段階の反応を触媒する酵素遺伝子が２つずつ同定されている。第三段階以降の反応を触媒する酵素の候補遺伝子を、トランスクリプトーム解析によって探索し、既知の遺伝子の発現量との相関を指標に２４の候補遺伝子を得た。しかしながら、形質転換ユーカリを作出して候補遺伝子の機能を明らかにするには、多大な労力と時間を要する。そのため、本来加水分解性タンニンを蓄積しない草本モデル植物を活用した迅速な解析系を確立し、代謝機構解明の加速を目指した。
これまでに、加水分解性タンニンを蓄積しないベンサミアナタバコ葉で、ユーカリから単離されている既知の酵素遺伝子を一過的に過剰発現させることで、生合成の一部を再現し、中間代謝産物を生成することに成功した。この解析系により候補遺伝子の絞り込みを効率的に行えると考え、原著論文や国際学会で報告した。現在、候補遺伝子を一過的に過剰発現してタンパク質を産生させたベンサミアナタバコ葉に、基質を注入して、生成される中間代謝産物を調べている。今後、その結果をもとに候補遺伝子のさらなる絞り込みを行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
計画どおり、トランスクリプトーム解析により得られた候補遺伝子について、ベンサミアナタバコ葉における一過的発現解析系を用いて、その機能解析を始めた。また、候補遺伝子を導入した形質転換シロイヌナズナの作出および選抜を計画通り進めている。令和６年度に予定していた投稿論文も令和５年度中に掲載され、国際学会で口頭発表も行ったことから、当初の計画以上に進展しているとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
トランスクリプトーム解析によって、加水分解性タンニン生合成の第三段階から第六段階のガロイル基を付加する反応を触媒すると想定される候補遺伝子が複数得られた。そのため、これらの遺伝子群のクローニングおよび機能解析を始めている。次年度は、これらを中心に解析を進め、候補遺伝子の絞り込みを行う。また、これらの候補遺伝子を導入した形質転換シロイヌナズナを用いたストレス耐性検定を行い、中間代謝産物のアルミニウム耐性における役割を検証する。
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| Causes of Carryover |
代謝産物を測定する機器（UPLC-QTOF-MS）のメンテナンスを次年度行う予定であるが、物価高などが影響し、当初の想定よりも高額になるため、次年度に繰り越して使用する。
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