Identification of transcription factors regulating triterpenoids biosynthesis: towards the elucidation of the biological roles of triterpenoids in legumes
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20H02913
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
関 光 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (30392004)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
光田 展隆 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (80450667)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
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| Keywords | マメ科植物 / トリテルペノイド / 生合成 / 転写因子 |
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| Outline of Research at the Start |
トリテルペノイドおよびその配糖体（トリテルペノイドサポニン）は多くの生薬の主活性成分を含む多様な植物二次代謝産物の一グループである。トリテルペノイドが有する様々な生理活性については膨大な数の研究がある一方で、トリテルペノイドがどのような植物生理学的意義を有するのかについての直接的な証拠は驚くほど少ない。そこで本研究課題では、多様なトリテルペノイドを産生するマメ科植物に焦点をしぼり、トリテルペノイド生合成制御に関わる転写因子の同定とターゲット遺伝子群のゲノムワイド解析、ならびに、転写因子／生合成酵素遺伝子変異体の表現型解析を通してトリテルペノイドの生理学的意義の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，マメ科植物が産生する各種トリテルペノイドの植物生理学的機能の解明に向けて，トリテルペノイドの生合成制御に関わる転写因子の同定とその制御下にあるターゲット遺伝子群の網羅的解析，転写制御因子遺伝子の破壊や高発現が表現型におよぼす影響を解析することを目的とする．2020年度は，研究代表者がマメ科の薬用植物カンゾウ（甘草）から先に同定したソヤサポニン生合成活性化因子（GubHLH3，Tamura et al.,2018, Plant and Cell Physiology）のモデルマメ科植物であるミヤコグサにおけるホモログの一つがソヤサポニン生合成酵素遺伝子のプロモーターからの転写を数倍から数百倍に活性化することをシロイヌナズナプロトプラストを用いたトランジェントアッセイ系によって明らかにした．そこで，本転写因子遺伝子のノックアウト植物における遺伝子発現の変動を解析中である．また，ミヤコグサの水耕栽培根においてソヤサポニンとは別のトリテルペノイドであるベツリン酸の生合成が顕著に活性化されていることを見出した．そこで，水耕栽培根と土壌栽培根の比較トランスクリプトーム解析を行い，ベツリン酸生合成酵素遺伝子と同様に水耕栽培根において顕著に発現量が増高している転写因子遺伝子を選抜した．その中の1種の転写因子を高発現する形質転換ミヤコグサ毛状根を作出したところベツリン酸生合成酵素遺伝子の発現量が有意に上昇していたことから，本転写因子がベツリン酸生合成の活性化因子である可能性が極めて高い．
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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
マメ科薬用植物カンゾウから同定したソヤサポニン生合成活性化因子（GubHLH3）のモデルマメ科植物であるミヤコグサにおけるホモログがソヤサポニン生合成酵素遺伝子のプロモーターからの転写を顕著かつ選択的に活性化することを見出した．また，ミヤコグサにおいてベツリン酸生合成の活性化因子として働いている可能性が高い転写因子の同定に成功した．
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| Strategy for Future Research Activity |
各トリテルペノイドの生合成制御に関わる転写因子を同定し、各転写因子の制御下にある遺伝子群をゲノムワイドに解析するために下記の実験を行う。
（1）ベツリン酸／オレアノール酸生合成制御因子の探索：2020年度内に，モデルマメ科植物であるミヤコグサにおいてベツリン酸生合成を活性化する転写因子の同定に成功した．そこで，本転写因子遺伝子の破壊がトリテルペノイド組成および表現型に及ぼす影響を解析する．また，本転写因子の制御下にある遺伝子群を網羅的に解析する．さらに，ダイズから本転写因子のホモログを単離し機能解析を行う．
（2）ソヤサポニン生合成制御因子の探索：研究代表者がカンゾウから同定したソヤサポニン生合成活性化因子（GubHLH3）のミヤコグサにおけるホモログが，ソヤサポニン生合成酵素遺伝子のプロモーターからの転写を顕著に活性化することを2020年度に明らかにした．そこで，本転写因子を高発現する形質転換ミヤコグサ毛状根を作出しトリテルペノイド組成および遺伝子発現に及ぼす影響を解析する．さらに，ダイズからも本転写因子のホモログを単離し機能解析を行う．
（3）上記転写因子の結合部位のゲノムワイド解析：ミヤコグサから同定した上記の転写因子（ベツリン酸生合成制御，並びに，ソヤサポニン生合成制御）のターゲット遺伝子群をゲノムワイドに解析するため，これら転写因子を高発現するミヤコグサ毛状根を用いてChip-Seq解析を行ってゲノム中の転写因子結合部位を網羅的に解析する．
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Report
(1 results)
Research Products
(10 results)
