2015 Fiscal Year Annual Research Report
モミラクトンを分子基点とする植物の自己防御機構の進化の解明
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25350972
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
野崎 浩 岡山理科大学, 理学部, 教授 (60159085)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川出 洋 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (20291916)
林 謙一郎 岡山理科大学, 理学部, 教授 (30289136)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | モミラクトン / 蘚類 / 生体防御 / アレロケミカル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1下等な陸上植物である蘚類ハイゴケは，抗菌・植物発芽成長阻害活性を示すジテルペンであるモミラクトンを，ファイトアレキシン・アレロケミカル（自己防御に関与する2次代謝産物）として生合成する。このモミラクトンはイネのファイトアレキシンであり，進化上かけ離れた植物種が，生体防御に同一化合物を利用する例はこれまでに報告がない。
ジテルペンの生合成経路は，ジテルペン環化酵素によって，ゲラニルゲラニル２リン酸から，コパリル２リン酸を経て，その炭素骨格が構築される。稲においては，モミラクトンの生合成中間体であるsyn-ピマラジエンはOsCPS4とOsKSL4の２種の環化酵素によって生合成されることが報告されている。蘚類ハイゴケのモミラクトン生合成経路とその調節機構を解明することは，陸上植物における生体防御機構の進化の軌跡を追跡することであり，きわめて興味深い。
27年度までに次世代シークエンサーの解析などに基づいて，モミラクトンの生合成中間体であるピマラジエン合成酵素の遺伝子クローニングを完了し，蘚類でのファイトアレキシン生合成酵素遺伝子を初めて同定した。さらに，このピマラジエン合成酵素遺伝子のストレス応答性やエリシター反応性を詳細に検討した。同定したピマラジエン合成酵素遺伝子のプロモーター領域3.4ｋbpをクローニングし，蘚類のモデル植物であるヒメツリガネゴケのＧＵＳレポーター転室転換株を構築することができた。その結果，ピマラジエン合成酵素遺伝子の発現は，ストレスやエリシター処理により顕著に誘導された。また，ストレスシグナル分子であるジャスモン酸は，蘚類ではピマラジエン合成酵素遺伝子の発現調節には関与せず，その前駆体であるOPDA処理によって，モミラクトンン蓄積とピマラジエン合成酵素遺伝子の発現応答が誘導された。これらの研究成果をまとめ，国際学会で発表するとともに，Scientific reports誌に研究論文が掲載された。
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[Journal Article] HpDTC1, a Stress Inducible Bifunctional Diterpene Cyclase Gene for Momilactone Biosynthesis in the Moss Hypnum plumaeforme2016
Author(s)
Kazunori Okada, Hiroshi Kawaide, Koji Miyamoto, Sho Miyazaki, Ryousuke Kainuma, Honoka Kimura, Kaoru Fujiwara, Masatoshi Nakajima, Hisakazu Yamane, Yuki Hatano, Hiroshi Nozaki, Ken-ichiro Hayashi
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Journal Title
SCIENTIFIC REPORTS
Volume: 6, 25316
Pages: 1-12
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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