数理解析を基盤とした茶栽培・製造過程での二次代謝産物変動の予測システム化

• 研究課題/領域番号: 15KT0030
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 特設分野
• 研究分野: 食料循環研究
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 渡辺 修治 静岡大学, 創造科学技術大学院, 特任教授 (90230979)
• 研究分担者: 吉村 仁 静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (10291957) ; 大西 利幸 静岡大学, 農学部, 准教授 (60542165) ; 鈴木 秀幸 公益財団法人かずさDNA研究所, バイオ研究開発部, グループ長 (80276162)
• 連携研究者: 瀬藤 光利 浜松医科大学, 医学部, 教授 (20302664) ; 間瀬 暢之 静岡大学, 工学部, 教授 (40313936)
• 研究協力者: 佐藤 浩平 静岡大学, 工学部, 助教 (30756705) ; 勝野 剛 静岡県農業技術研究所, 茶業研究センター, 上席研究員 (50463188)
• 研究期間 (年度): 2015-07-10 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円); 2017年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2016年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2015年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: チャ栽培 / 茶加工 / プロトプラスト / アポプラスト / 配糖体合成 / DNA-シークエンシング / LC-MS/MS / ウンカ / チャ葉 / 数理解析モデル / RNA-Seq / チャ / 数理解析 / コンパートメントモデル / 香気成分配糖体 / 次世代シークエンス / 液胞

研究成果の概要

環境要因(季節・虫害)、加工条件（温度・時間）の相違による茶香気成分、香気成分配糖体をはじめとする二次代謝産物を化学的に分析した。上記代謝物の生合成遺伝子の発現変動も解析した。本分析結果に基づき、茶香気成分の増減に及ぼす加工条件を検討し、茶香気発揚の至適条件の予測モデルにつながる数理解析を試みた。アルコール系香気成分配糖体の加工時の増加は香気成分の増加に伴い、酵素的に増加すること、低温萎凋工程では複数の香気成分が萎凋開始後10-16時間に最大値に達したことから萎凋温度と時間が香気発揚制御要因であることを確認した。また、収穫時期、虫害の有無と香気成分との関係についても新たな知見を得た。

研究成果

• [国際共同研究] 中国科学院華南植物園(中国)
• [国際共同研究] 華南植物園(中国)
• [国際共同研究] 中国科学院華南植物園/西南大学(中国)
• [雑誌論文] Tuning the catalyst reactivity of imidazolylidene catalysts through substituent effects on the N-aryl groups (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Kyan, K. Sato, N. Mase, N. Watanabe, T. Narumi
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 19 号: 10 ページ: 2750-2753
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.7b01105
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fine-bubble-based strategy for the palladium-catalyzed hydrogenation of nitro groups: measurement of ultrafine bubbles in organic solvents (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Mase, Y. Nishina, S. Isomura, K. Sato, T. Narumi, N. Watanabe
  • 雑誌名: Synlett 巻: 28 号: 16 ページ: 2184-2188
  • DOI: 10.1055/s-0036-1588869
  • NAID: 120006488774
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Insects (Thrips hawaiiensis (Morgan)) change the stereochemical configuration of 1-phenylethanol emitted from tea (Camellia sinensis) flowers (2017)
  • 著者名/発表者名: Zhou,Y.,Zeng,L., Liao,Y., Dong,F., Peng,Q., Li,J., Tang, J., Watanabe, N., Yang, Z.
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 7 ページ: 32336-32343
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Analytical method for metabolites involved in biosynthesis of plant volatile compounds (2017)
  • 著者名/発表者名: Fu,X., Zhou, Y., Zeng,L., Dong,F., Mei,X., Liao,Y., Watanabe,N., Yang,Z.
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 7 号: 31 ページ: 19363-19372
  • DOI: 10.1039/c7ra00766c
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Optimization of the production of 1-phenylethanol using enzymes from flowers of tea (Camellia sinensis) plants (2017)
  • 著者名/発表者名: Dong, F., Zhou, Y., Zeng, L., Watanabe, N., Su, X., Yang, Z
  • 雑誌名: Molecules 巻: 22 ページ: 131-131
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Analytical method for metabolites involed in biosynthesis of plant volatile compounds (2017)
  • 著者名/発表者名: Fu, X., Zhou, Y., Zeng, L., Dong, F., Mei, X., Liao,,Y.,Watanabe, N., Yang. Z
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 31 ページ: 19363-19372
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Formation of characteristic aroma compound indole during the oolong tea manufacturing process (2016)
  • 著者名/発表者名: Zeng, L, Zhou, Y, Gui, J, Fu, X, Mei, X, Zhen, Y, Ye, T, Du, B, Dong, F, Watanabe, N, Yang. Z
  • 雑誌名: J. Agric Food Chem 巻: 21 ページ: 5011-5019
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Elucidation of differential accumulation of 1-phenylethanol in flowers and leaves of tea (Camellia sinensis) plants (2016)
  • 著者名/発表者名: Dong, F., Shou, Y., Peng, Q., Chen, Y., Zhang, L., Su, X., Watanabe, N., Yang, Z.
  • 雑誌名: Molecules 巻: 21 号: 9 ページ: 1106-1106
  • DOI: 10.3390/molecules21091106
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Synthesis of a self-assembling gold nanoparticle-supported organocatalyst for enamine-based asymmetric aldol reactions. (2016)
  • 著者名/発表者名: Soti, P.Z., Yamashita,H., Sato,K., Narumi, T., Toda, M., Watanabe, N., Marosi,G., Mase, N.
  • 雑誌名: Tetrahedron 巻: 72 号: 16 ページ: 1984-1990
  • DOI: 10.1016/j.tet.2016.02.065
  • NAID: 120006411284
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Recent advances in the emission and functions of plant vegetative volatiles (2016)
  • 著者名/発表者名: Dong, F., Fu, X., Watanabe, N., Su, X., Yang
  • 雑誌名: Molecules 巻: 21 号: 2 ページ: 124-124
  • DOI: 10.3390/molecules21020124
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Characteristic fluctuations in glycosidically bound volatiles during tea processing and identification of their unstable derivatives (2016)
  • 著者名/発表者名: Cui, J., Katsuno, T., Totsuka, K., Ohnishi,T., Takemoto, H., Mase,N., Toda, M.,Narumi, T.,Sato, K., Matsuo, T., Mizutani, K., Yang, Z., Watanabe, N., Tong, H.
  • 雑誌名: J. Agric. Food Chem. 巻: 64 号: 5 ページ: 1151-1157
  • DOI: 10.1021/acs.jafc.5b05072
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Seasonal induction of alternative principal pathway for rose flower scent. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirata, H., Ohnishi, T., Tomida, K., Ishida, H., Kanda, M., Sakai, M., Yoshimura, J., Suzuki, H., Ishikawa, T., Dohra, H., Watanabe, N
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 6 号: 1 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1038/srep20234
  • NAID: 120005771327
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Regulation of formation of volatile compounds of preharvest and postharvest tea (Camellia sinensis) leaves by single light wavelength (2015)
  • 著者名/発表者名: Fu, X., Chen,Y., Mei, X., Katsuno,T., Kobayashi, E., Dong, F., Watanabe, N., Yang, Z.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 5 号: 1
  • DOI: 10.1038/srep16858
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Does enzymatic hydrolysis of glycosidically bound volatile compounds really contribute to the formation of volatile compounds during the oolong tea manufacturing process? (2015)
  • 著者名/発表者名: Gui, J.; Fu, X.; Zhou, Y.; Katsuno, T.; Mei, X.; Deng, R.; Xu, X.; Zhang, L.; Dong, F.; Watanabe, N.; Yang, Z
  • 雑誌名: J. Agric. Food Chem. 巻: 63 号: 31 ページ: 6905-6914
  • DOI: 10.1021/acs.jafc.5b02741
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Position-specific isotope analysis of xanthines: a 13C Nuclear magnetic resonance method to determine the 13C intramolecular composition at natural abundance. (2015)
  • 著者名/発表者名: Diomande, D., Martineau,E., Gilbert, A., Nun, P., Murata, A., Yamada, K., Watanabe, N., Tea, I., Robins, R., Yoshida, N., Remaud, G.
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 87 ページ: 6600-6606
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Volatile glycosylation in tea plants: Sequential glycosilations for the biosynthesis of aroma b-primeverosides are catalyzed by two Camellia sinensis glycosyltransferases. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohgami, S., Ono, E., Horikawa, M., Murata, M., Totsuka, K., Toyonaga, H., Ohba, Y., Dohra, H., Asai, T., Matsui, K., Mizutani, M., Watanabe, N., Ohnishi, T.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 168 号: 2 ページ: 464-477
  • DOI: 10.1104/pp.15.00403
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] NMR,MSで探る花の不思議 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡辺修治
  • 学会等名: 静岡大学共同利用機器センター主催基礎分析講座
  • 招待講演
• [学会発表] Research and development on tea sciences and technologies in Shizuoka, Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoharu Watanabe
  • 学会等名: Tea EXPO 2017, Hangzhou, China
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 花芽誘導物質LDS1 構造要求性の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田 優作、土屋 諒、廣住 操俊、佐藤 浩平、鳴海 哲夫、戸田 三津夫、大西 利幸、間瀬 暢之、渡辺 修治
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • 年月日: 2016-03-30
• [学会発表] 7-ヒドロキシキノリニウム型ケージド基の創製研究：キノリンのN－アルキル化による高度化､ (2016)
  • 著者名/発表者名: 二位 明崇, 山口 竣, 佐藤 浩平, 間瀬 暢之, 渡辺 修治, 鳴海 哲夫
  • 学会等名: 日本薬学会第１３６回年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-03-28
• [学会発表] 化学選択的誘導体化によるイオン強度増大を指向したイメージング質量分析におけるラベル化剤の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡村 拓磨・瀬藤 光利・佐藤 浩平・鳴海 哲夫・渡辺 修治・間瀬 暢之
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-03-25
• [学会発表] チャ香気に関与するテルペン生合成酵素の機能解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大西利幸, 井上智宏, 渡辺修治, 鈴木秀幸
  • 学会等名: 植物化学調節学会第50回大会
  • 発表場所: 東京大学農学部（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-10-01
• [学会発表] 花芽誘導物質LDS1および構造改変体の合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田優作、土屋諒、廣住操俊､佐藤浩平、鳴海哲夫、戸田三津夫、大西利幸、間瀬暢之、渡辺修治
  • 学会等名: 2015年度日本農芸化学会中部・関西支部合同大会（中部支部第147回例会・関西支部第471回講演会）
  • 発表場所: 富山県立大学（富山県射水市）
  • 年月日: 2015-09-20
• [図書] ナノ・バイオテクノロジー (2016)
  • 著者名/発表者名: 原正和, 渡辺修治, 間瀬暢之, 河岸洋和, 森田達也, 丑丸敬史, 朴龍洙, 猪川洋, 岩田太, 川田善正, 三重野哲, 加藤竜也, 徳元俊伸, 山崎昌一, 小林健二, 山中正道
  • 総ページ数: 268
  • 出版者: 静岡学術出版