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オオムギ属植物における二次代謝の進化のメカニズムとその生態学的意義

Research Project

Project/Area Number 18J11919
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Bioorganic chemistry
Research InstitutionTottori University

Principal Investigator

宇部 尚樹  鳥取大学, 連合農学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsオオムギ / コムギ / オオムギ属 / 防御関連二次代謝産物 / ホルダチン / トリティカミド / ラッカーゼ
Outline of Annual Research Achievements

昨年度までにオオムギが持つ抗菌性活性物質ホルダチンの生合成にラッカーゼが関わることが示唆された。今年度は、ホルダチン合成酵素(HS)の候補遺伝子の機能解析と近縁種におけるHSオルソログの有無について調べた。
HS活性を持った2つのラッカーゼをタバコおよびアグロインフィルトレーションを用いて異種発現し機能を調べたところ、立体特異的なHS活性を示した。基質特異性についても調べたところ、ホルダチン類の前駆物質であるクマロイルアグマチンやフェルロイルアグマチンを好むことがわかった。
オオムギにおけるHS遺伝子の獲得の原因を探るために、コムギおよびH.murinumにおけるHSオルソログを有無を調べた。コムギおよびH.murinum共にHSオルソログを持っていたため、配列を比較すると部分的な欠損および挿入が生じていた。これらの違いが、ホルダチンの合成に関わる重要な変異であると考えられる。
これらの防御物質を調べる過程で、オオムギとコムギが持つ誘導性の防御物質の蓄積を見出したため、それら防御物質の同定およびその生合成について調べた。病原菌を接種したコムギおよびオオムギは、未同定のファイトアレキシンを蓄積することを見出した。それら化合物を単離し、構造解析を行ったところ、いずれもフェニルアミドを骨格とする新規の化合物であり、トリティカミドA-Cと名付けた。オオムギを用いて、トリティカミド類の生合成に関わるアミド合成酵素遺伝子も同定した。
以上の成果と昨年度の成果と合わせ、オオムギ属植物において生じた二次代謝の大きな変動には、特徴的なラッカーゼの獲得が関わることが明らかになった。本研究から派生し、ムギ類では病原菌感染によって、トリティカミド類がファイトアレキシンとして機能していることもわかった。これらの防御物質がムギ類の病原菌に対する誘導性の防御に関わると考えられる。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2019

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Identification of phenylamide phytoalexins and characterization of inducible phenylamide metabolism in wheat2019

    • Author(s)
      Ube Naoki、Harada Daiyu、Katsuyama Yuhka、Osaki-Oka Kumiko、Tonooka Takuji、Ueno Kotomi、Taketa Shin、Ishihara Atsushi
    • Journal Title

      Phytochemistry

      Volume: 167 Pages: 112098-112098

    • DOI

      10.1016/j.phytochem.2019.112098

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Biosynthesis of Phenylamide Phytoalexins in Pathogen-Infected Barley2019

    • Author(s)
      Ube Naoki、Yabuta Yukinori、Tohnooka Takuji、Ueno Kotomi、Taketa Shin、Ishihara Atsushi
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 20 Issue: 22 Pages: 5541-5541

    • DOI

      10.3390/ijms20225541

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] コムギにおける桂皮酸アミドファイトアレキシンの同定2019

    • Author(s)
      宇部尚樹・原田奈侑・勝山由郁・大崎久美子・塔野岡卓司・上野琴巳・武田真・石原亨
    • Organizer
      令和元年度日本植物細胞分子生物学会第37回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] オオムギのフェニルアミドファイトアレキシン2019

    • Author(s)
      宇部尚樹・藪田行哲・塔野岡卓司・上野琴巳・武田真・石原亨
    • Organizer
      第14回ムギ類研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Identification of phenylamide phytoalexins and characterization of inducible phenylamide metabolism in wheat2019

    • Author(s)
      Ube N, Harada D, Katsuyama Y, Osaki-Oka K, Tonooka T, Ueno K, Taketa S, Ishihara A
    • Organizer
      2019年度日韓合同シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] オオムギのフェニルアミドファイトアレキシン2019

    • Author(s)
      宇部尚樹・藪田行哲・塔野岡卓司・上野琴巳・武田真・石原亨
    • Organizer
      令和元年度植物化学調節学会第54回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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