2022 Fiscal Year Research-status Report
Ancestral plant hormone and molecular evolution of plant hormone signaling
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22KK0076
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
上田 実 東北大学, 理学研究科, 教授 (60265931)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 謙吾 東北大学, 理学研究科, 学術研究員 (20965339)
加治 拓哉 東北大学, 理学研究科, 助教 (80835520)
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| Project Period (FY) |
2022-10-07 – 2025-03-31
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| Keywords | ジャスモン酸 / 始原植物ホルモン / delta4-dn-OPDA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、陸上植物の起源とされるゼニゴケ（コケ植物）の始原植物ホルモン系に着目し、これまで謎であった真の始原植物ホルモンを同定し、そのシグナル伝達機構を解明することを目的とする。
最近、ゼニゴケにおいてdn-cis-OPDAと一緒に働く新しいオキシリピンホルモン分子が存在する可能性が明らかにされた。ゼニゴケの遺伝的変異株であるMpfad5は、dn-cis-OPDAをほぼ蓄積しないにも関わらず野生型ゼニゴケと同等の虫食害に対する防御応答を示した（New Phytologist 2021, 233, 1401）。この結果は、ゼニゴケの防御応答を活性化する真の未同定始原ホルモン分子が存在することを示している。本国際共同研究は、ゼニゴケの防御応答を活性化する真の始原ホルモンの解明を目的とする。本年度は、その化学的実体としてアラキドン酸と同じC20-長鎖不飽和脂肪酸であるエイコサペンタエン酸から生合成される２種の新規オキシリピンdelta4-dn-OPDA類であることを解明し国際共著論文として発表した（PNAS,2022）。本研究の成果は、動物と同様に植物にもC20-長鎖不飽和脂肪酸に由来するオキシリピンが存在することを証明する画期的なものであり、植物ホルモンの化学進化についての理解を革新的に深める。申請者は、海外共同研究者が所有する膨大な遺伝子変異体植物コレクションを活用して、シグナル伝達に基づく真の始原ジャスモン酸類本体の単離を先導すると共に、その合成と生化学的解析を担当した。海外共同研究者は、遺伝子変異体植物を用いて、合成したホルモン本体の遺伝学的機能解析を担当した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、ゼニゴケの始原ホルモンの化学的実体が、２種の新規オキシリピンdelta4-dn-OPDA類であることを解明し国際共著論文として発表した（PNAS,2022）。また、このうちマイナー成分であるdelta4-dn-cis-OPDAの構造決定と化学合成、生物機能解明に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、ゼニゴケの始原ホルモンの化学的実体として発見した２種の新規オキシリピンdelta4-dn-OPDA類のうち、マイナー成分であるdelta4-dn-cis-OPDAの構造決定と化学合成、生物機能解明に成功した。今後は、メジャー成分の構造決定と化学合成、生物機能解明にフォーカスした研究を行うと共に、ホルモンの分子進化に関する知見を得るための生合成研究に注力する。
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| Causes of Carryover |
COVID19の影響により、研究計画の遅延があり、次年度使用額が生じた。しかし、主題であった未知始原ホルモンの同定に顕著な成果を上げ、国際共著論文としてPNASに発表することができた。次年度以降、予定していた研究計画を進めることで、残りの課題を解決していく。
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