植物成長促進化合物PPGの機能発現機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15K14714
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 中野 雄司 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 専任研究員 (30281653)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: ケミカルバイオロジー / 植物 / 分化 / 発生 / 成長 / 遺伝子組換え / カルス / バイオマス / 植物成長促進 / 細胞分裂 / 植物生理活性化合物 / Plant Growth Regulator / 植物ホルモン / 植物バイオマス / 葉伸長 / 枝 / 側根

研究成果の概要

植物の成長や形態を制御する新規化合物の探索を目的とした植物ケミカルバイオロジー研究によって、発芽種子に植物カルス（細胞塊）誘導を生じるFPXを発見した。さらに、植物細胞内でFPXから代謝されて生じる化合物PPGが、植物の葉・茎・根について、形態を異常にすることなく、成長を促進させる活性を持つことを発見した。植物成長制御を行う生理活性化合物としては、植物ホルモン類が知られるが、PPGの化学構造は、既知の天然および合成植物ホルモンのいずれとも全く異なっている。さらに、PPGのターゲットタンパク質の探索の結果、有力候補として３種類のタンパク質を同定に成功した。

研究成果

• [国際共同研究] Institute for Basic Science(韓国)
• [国際共同研究] Australian National University(Australia)
• [雑誌論文] Molecular actions of two synthetic brassinosteroids, iso-carbaBL and 6-deoxoBL, which cause altered physiological activities between Arabidopsis and rice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakamura A, Tochio N, Fujioka S, Ito S, Kigawa T, Shimada Y, Matsuoka M, Yoshida S, Kinoshita T, Asami T, Seto H, Nakano T.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 12 号: 4 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0174015
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Substituted phthalimide AC94377 is a selective agonist of the gibberellin receptor GID1 (2017)
  • 著者名/発表者名: Jiang K, Otani M, Shimotakahara H, Yoon JM, Park SH, Miyaji T, Nakano T, Nakamura H, Nakajima M, Asami T
  • 雑誌名: PLANT PHYSIOLOGY 巻: 173巻 号: 1 ページ: 825-835
  • DOI: 10.1104/pp.16.00937
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Involvement of STH7 in light-adapted development in Arabidopsis thaliana promoted by both strigolactone and karrikin. (2017)
  • 著者名/発表者名: Thussagunpanit J, Nagai Y, Nagae M, Mashiguchi K, Mitsuda N, Ohme-Takagi M, Nakano T, Nakamura H, Asami T.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 巻: 81 号: 2 ページ: 292-301
  • DOI: 10.1080/09168451.2016.1254536
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Amino group carrier protein-mediated secondary metabolite biosynthesis in Streptomyces. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hasebe, F., Matsuda, K., Shiraishi, T., Futamura, Y., Nakano, T., Tomita, T., Ishigami, K., Taka, H., Mineki, R., Fujimura, T., Osada, H., Kuzuyama, T., Nishiyama, M.
  • 雑誌名: Nature Chemical Biology 巻: 12 号: 11 ページ: 967-972
  • DOI: 10.1038/nchembio.2181
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 'Formation and dissociation of BSS1 protein complex regulates plant development via brassinosteroid signaling. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimada, S., Komatsu, T., Yamagami, A., Nakazawa, M., Matsui, M., Kawaide, H., Natsume, M., Osada, H., Asami, T., Nakano, T.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 27 号: 2 ページ: 375-90
  • DOI: 10.1105/tpc.114.131508
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] YCZ-18 Is a New Brassinosteroid Biosynthesis Inhibitor. (2015)
  • 著者名/発表者名: Oh, K., Matsumoto, T., Yamagami, A., Ogawa, A., Yamada, K., Suzuki, R., Sawada, T., Fujioka, S., Yoshizawa, Y., Nakano, T.
  • 雑誌名: PLOS One 巻: March 20 号: 3 ページ: 1-20
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0120812
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fenarimol, a Pyrimidine-Type Fungicide, Inhibits Brassinosteroid Biosynthesis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Oh, K., Matsumoto, T., Yamagami, A., Hoshi, T., Nakano, T., Yoshizawa, Y.
  • 雑誌名: Int. J. Mol. Sci. 巻: 16 号: 8 ページ: 1-5
  • DOI: 10.3390/ijms160817273
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ブラシノステロイド情報伝達タンパク質BSS1の「集合と拡散」による植物草丈制御機構:植物ケミカルバイオロジーが明らかにした新たなタンパク質のダイナミクス (2015)
  • 著者名/発表者名: 中野 雄司
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 53 ページ: 734-736
  • NAID: 130005431502
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 植物内の「対話」を探る-植物ホルモンブラシノステロイドを解明 農作物の収量アップをめざして (2015)
  • 著者名/発表者名: 中野 雄司
  • 雑誌名: JST news 巻: 9月号 ページ: 8-11
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 植物成長促進化合物PPGの生理機能の解明とターゲットタンパク質の探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: 竹野駿、中野雄司
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県・鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 植物成長促進化合物PPGの生理機能の解明とターゲットタンパク質の探索 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹野駿、中野雄司
  • 学会等名: 植物化学調節学会
  • 発表場所: 高知大学（高知県・高知市）
  • 年月日: 2016-10-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Plant chemical biology to increase carbon fixation into plant biomass for application in crops (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Nakano
  • 学会等名: 27th International Conference of Arabidopsis Research (ICAR) 2016.
  • 発表場所: Gyeongju (Korea)
  • 年月日: 2016-06-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 新規植物カルス誘導化合物FPXと新規植物成長促進化合物PPGの単離と機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中野 雄司
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2015-12-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 葉面積拡大促進因子BIL8のブラシノステロイド情報伝達経路における機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山上 あゆみ
  • 学会等名: 植物化学調節学会第50回大会
  • 発表場所: 東京大学（東京都・文京区）
  • 年月日: 2015-10-20
• [学会発表] 新規植物成長促進化合物PPGの生理作用解析とターゲットタンパク質の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中 翔太
  • 学会等名: 植物化学調節学会第50回大会
  • 発表場所: 東京大学（東京都・文京区）
  • 年月日: 2015-10-20
• [学会発表] BIL1/BZR1の核局在を促進する新規ブラシノステロイド情報伝達因子BIL7の機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮地 朋子
  • 学会等名: 植物化学調節学会第50回大会
  • 発表場所: 東京大学（東京都・文京区）
  • 年月日: 2015-10-20
• [学会発表] 植物成長促進化合物PPG及び植物カルス誘導剤FPXのケミカルバイオロジー解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中 翔太
  • 学会等名: 日本農芸化学会関東支部2015年度支部大会
  • 発表場所: 東京大学（東京都・文京区）
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] Biological activity of FPX and PPG as novel compounds of promoter for plant growth (2015)
  • 著者名/発表者名: Shota Tanaka
  • 学会等名: RIKEN-KRIBB Chemical Biology Joint Symposium
  • 発表場所: RIKEN, Wako, Saitama, Japan
  • 年月日: 2015-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] Brassinosteroid negative regulator BSS1 (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Nakano
  • 学会等名: The 2nd International Brassinosteroid Conference
  • 発表場所: Wuhan,China
  • 年月日: 2015-05-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [産業財産権] 植物の成長方法 (2017)
  • 発明者名: 中野雄司、浅見忠男、山上あゆみ、長田裕之
  • 権利者名: 中野雄司、浅見忠男、山上あゆみ、長田裕之
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017-01-25
  • 外国
• [産業財産権] カルス誘導剤及びカルス誘導方法 (2016)
  • 発明者名: 中野雄司、浅見忠男、山上あゆみ、長田裕之、大谷美沙都、出村拓
  • 権利者名: 中野雄司、浅見忠男、山上あゆみ、長田裕之、大谷美沙都、出村拓
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-05-28
  • 外国
• [産業財産権] 植物のバイオマスを増大させる新規遺伝子及びその利用 (2016)
  • 発明者名: 中野雄司、浅見忠男、宮地朋子、山上あゆみ、 石川典子
  • 権利者名: 中野雄司、浅見忠男、宮地朋子、山上あゆみ、 石川典子
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-10-09
  • 外国
• [産業財産権] 植物成長促進剤及び植物成長促進法 (2016)
  • 発明者名: 中野雄司、浅見忠男、長田裕之
  • 権利者名: 中野雄司、浅見忠男、長田裕之
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-10-20
  • 外国
• [産業財産権] 植物の成長方法 (2016)
  • 発明者名: 中野雄司、浅見忠男、山上あゆみ、長田裕之
  • 権利者名: 理化学研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-01-25
  • 外国
• [産業財産権] 植物成長促進剤及び植物成長促進法 (2015)
  • 発明者名: 中野雄司、浅見忠男、長田裕之
  • 権利者名: 理化学研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-10-20
  • 外国
• [産業財産権] 植物のバイオマスを増大させる新規遺伝子及びその利用 (2015)
  • 発明者名: 中野雄司、浅見忠男、宮地朋子、山上あゆみ、 石川典子
  • 権利者名: 理化学研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-10-09
  • 外国
• [産業財産権] カルス誘導剤及びカルス誘導方法 (2015)
  • 発明者名: 中野雄司、浅見忠男、山上あゆみ、長田裕之、大谷美沙都、出村拓
  • 権利者名: 理化学研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-05-28
  • 外国