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リグニンの新規主要構造であるリグニン-フラボノイド共重合体の形成・機能と応用展開

研究課題

研究課題/領域番号 16K14958
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 木質科学
研究機関京都大学

研究代表者

飛松 裕基  京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (20734221)

研究分担者 鈴木 史朗  京都大学, 生存圏研究所, 助教 (70437268)
梅澤 俊明  京都大学, 生存圏研究所, 教授 (80151926)
吉永 新  京都大学, 農学研究科, 准教授 (60273489)
高野 俊幸  京都大学, 農学研究科, 教授 (50335303)
研究協力者 Lam Pui Ying  京都大学, 生存圏研究所, 研究員
Lo Clive  香港大学, 生物科学部, 准教授
Ralph John  ウィスコンシン大学, 生化学部門, 教授
Lan Wu  スイス連邦工科大学, ローザンヌ校化学工学部門, 研究員
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードリグニン / フラボノイド / フラボノリグニン / イネ科植物 / バイオマス / 代謝工学 / 細胞壁 / トリシン / 酵素糖化 / イネ
研究成果の概要

本研究は、イネ科植物が蓄積するリグノセルロース(細胞壁)の主要構成成分として比較的最近見出されたリグニンーフラボノイド共重合体(フラボノリグニン)の形成機構とイネ科バイオマスの利用性に及ぼす影響の解明を目的とした。イネ科モデル植物としてイネを用い、フラボノリグニンの形成に関わる各種フラボノイド酵素遺伝子を同定し、その遺伝子発現を制御した組換えイネの特性を明らかにした。とりわけ、これら各種フラボノイド生合成酵素遺伝子の代謝工学により、イネ科バイオマス中のフラボノリグニンの量と構造を改変できること、またそれによりイネ科バイオマスの利用特性の向上が可能であることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

イネ科植物は,固有の進化を遂げた一大植物群であり,食糧生産のみならず,リグノセルロース系バイオマスの利活用においても重要な植物種を多く含む。イネ科リグノセルロースの利活用を促進し,分子育種等によりその生産性や利用性のさらなる向上を図るためには、未だ不明な点が多い,イネ科植物におけるリグノセルロースの構造と形成の理解をより一層深めていくことが重要である。本研究の成果は,世界に先駆けて,イネ科植物に特有のリグノセルロース形成機構の一端を明らかにするとともに、イネ科バイオマスの利用性向上に資する新たな分子育種アプローチを提案するものである。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 9件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 9件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 9件、 招待講演 14件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] 香港大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ウィスコンシン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] The Hong Kong University(香港)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Wisconsin(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] The University of Hong Kong(Hong Kong, China)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Wisconsin-Madison/US DOE Great Lake Bioenergy Center(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Recruitment of specific flavonoid B-ring hydroxylases for two independent biosynthesis pathways of flavone-derived metabolites in grasses2019

    • 著者名/発表者名
      Pui Ying Lam, Andy Lui, Masaomi Yamamura, Lanxiang Wang, Yuri Takeda, Shiro Suzuki, Hongjia Liu, Fu-Yuan Zhu, Mo-Xian Chen, Jian-Hua Zhang, Toshiaki Umezawa, Yuki Tobimatsu, Clive Lo
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 印刷中 号: 1 ページ: 2014-2019

    • DOI

      10.1111/nph.15795

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] OsMYB108 loss-of-function enriches p-coumaroylated and tricin lignin units in rice cell walls2019

    • 著者名/発表者名
      Takuji Miyamoto, Rie Takada, Yuki Tobimatsu, Yuli Takeda, Shiro Suzuki, Masaomi Yamamura, Keishi Osakabe, Yuriko Osakabe, Masahiro Sakamoto, Toshiaki Umezawa
    • 雑誌名

      Plant Journal

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 975-987

    • DOI

      10.1111/tpj.14290

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lignin polymerization: how do plants manage the chemistry so well?2019

    • 著者名/発表者名
      Tobimatsu Yuki、Schuetz Mathias
    • 雑誌名

      Current Opinion in Biotechnology

      巻: 56 ページ: 75-81

    • DOI

      10.1016/j.copbio.2018.10.001

    • NAID

      120006534615

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparative evaluations of lignocellulose reactivity and usability in transgenic rice plants with altered lignin composition2019

    • 著者名/発表者名
      Takeda Yuri、Tobimatsu Yuki、Yamamura Masaomi、Takano Toshiyuki、Sakamoto Masahiro、Umezawa Toshiaki
    • 雑誌名

      Journal of Wood Science

      巻: 65 号: 1 ページ: 6-6

    • DOI

      10.1186/s10086-019-1784-6

    • NAID

      120006559417

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Structural Integrity of Lignin Is Crucial for Resistance against Striga hermonthica Parasitism in Rice2019

    • 著者名/発表者名
      Mutuku J. Musembi、Cui Songkui、Hori Chiaki、Takeda Yuri、Tobimatsu Yuki、Nakabayashi Ryo、Mori Tetsuya、Saito Kazuki、Demura Taku、Umezawa Toshiaki、Yoshida Satoko、Shirasu Ken
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 179 号: 4 ページ: 1796-1809

    • DOI

      10.1104/pp.18.01133

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Lignin characterization of rice CONIFERALDEHYDE 5‐HYDROXYLASE loss‐of‐function mutants generated with the CRISPR/Cas9 system.2019

    • 著者名/発表者名
      Yuri Takeda, Shiro Suzuki, Yuki Tobimatsu, Keishi Osakabe, Yuriko Osakabe, Safendrri Komara Ragamustari, Masahiro Sakamoto, Toshiaki Umezawa
    • 雑誌名

      Plant Journal

      巻: 97 号: 3 ページ: 543-554

    • DOI

      10.1111/tpj.14141

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] リグニンの構造多様性とバイオマス利用に 向けた代謝工学2019

    • 著者名/発表者名
      飛松裕基
    • 雑誌名

      月刊バイオインダストリー

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] イネ科バイオマスを特徴づけるフラボノリグニンの生合成と代謝工学2019

    • 著者名/発表者名
      飛松裕基、Pui Ying Lam、梅澤俊明、Clive Lo
    • 雑誌名

      月刊 アグリバイオ

      巻: 3 ページ: 66-72

    • NAID

      40021972596

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Downregulation of p‐COUMAROYL ESTER 3‐HYDROXYLASE in rice leads to altered cell wall structures and improves biomass saccharification2018

    • 著者名/発表者名
      Yuri Takeda, Yuki Tobimatsu,Steven D. Karlen, Taichi Koshiba, Shiro Suzuki,Masaomi Yamamura, Shinya Murakami, Mai Mukai, Takefumi Hattori, Keishi Osakabe, John Ralph, Masahiro Sakamoto, Toshiaki Umezawa
    • 雑誌名

      Plant Journal

      巻: 95 号: 5 ページ: 796-811

    • DOI

      10.1111/tpj.13988

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] NMR studies on lignocellulose deconstructions in the digestive system of the lower termite Coptotermes formosanus Shiraki2018

    • 著者名/発表者名
      Tarmadi D, Tobimatsu Y, Yamamura M, Miyamoto T, Miyagawa Y, Umezawa T, Yoshimura T.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 1290-1290

    • DOI

      10.1038/s41598-018-19562-0

    • NAID

      120006502583

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Host lignin composition affects haustorium induction in the parasitic plants Phtheirospermum japonicum and Striga hermonthica2018

    • 著者名/発表者名
      Cui S, Wada S, Tobimatsu Y, Takeda Y, Saucet S, Takano T, Umezawa T, Shirasu K, Yoshida S
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 218 号: 2 ページ: 710-723

    • DOI

      10.1111/nph.15033

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Disrupting Flavone Synthase II alters lignin and improves biomass digestibility2017

    • 著者名/発表者名
      Lam PY, Tobimatsu Y, Takeda Y, Suzuki S, Yamamura M, Umezawa T, Lo C
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 印刷中 号: 2 ページ: 972-985

    • DOI

      10.1104/pp.16.01973

    • NAID

      120007189283

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 植物と人を支える細胞壁の科学2017

    • 著者名/発表者名
      飛松裕基
    • 雑誌名

      生存圏研究

      巻: 13 ページ: 10-18

    • NAID

      120006496867

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A ‘‘Double Click’’ for Illuminating Plant Cell Walls2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Tobimatsu
    • 雑誌名

      Cell Chemical Biology

      巻: 24 号: 3 ページ: 246-247

    • DOI

      10.1016/j.chembiol.2017.03.007

    • NAID

      120007189284

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Exploring lignin biosynthesis and bioengineering in grasses2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Tobimatsu
    • 学会等名
      Bioengineering of lignocellulose for clean energy production: perspectivesand opportunities
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 代謝工学で探るセルロース系多糖とリグニンの微妙な関係:リグニン改変組換え植物におけるリグノセルロース特性の変化について2019

    • 著者名/発表者名
      飛松裕基
    • 学会等名
      セルロース学会北海道・東北支部セミナー:何が問題、セルロース
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 代謝工学で探る細胞壁超分子構造に及ぼすリグニンの寄与2019

    • 著者名/発表者名
      飛松裕基
    • 学会等名
      第3回動的木材化学懇談会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Altered lignin structures and improved cell wall digestibity of rice mutants deficient in tricin biosynthesis genes2018

    • 著者名/発表者名
      Pui Ying Lam, Yuki Tobimatsu, Toshiaki Umezawa, Clive Lo
    • 学会等名
      第63回リグニン討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Altered cell wall structure and properties of rice mutants deficient in flavonolignin2018

    • 著者名/発表者名
      Pui Ying Lam, Yuki Tobimatsu, Toshiaki Umezawa, Clive Lo
    • 学会等名
      第12回細胞壁ネットワーク定例研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Improved biomass digestibility of rice mutants deficient in tricin-lignins2018

    • 著者名/発表者名
      Pui Ying Lam, Yuki Tobimatsu, Toshiaki Umezawa, and Clive Lo
    • 学会等名
      The 3rd Asia Research Node Symposium on Humanosphere Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A bifunctional O-methyltransferase involved in the biosynthesis of flavonolignin in rice2018

    • 著者名/発表者名
      Pui Ying Lam, Naoyuki Matsumoto, Shiro Suzuki, Wu Lan, Yuri Takeda, Masaomi Yamamura, Masahiro Sakamoto, Clive Lo, John Ralph, Yuki Tobimatsu, Toshiaki Umezawa
    • 学会等名
      第36回日本植物細胞分子生物学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] NMR approaches for studying lignin diversity and flexibility: principles and some case studies2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Tobimatsu
    • 学会等名
      Lignin Gordon Research Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Altered cell wall structures and improved biomass digestibilityLignin analysis of tricin-truncated rice mutants2018

    • 著者名/発表者名
      Pui Ying Lam, Yuki Tobimatsu, Toshiaki Umezawa, and Clive Lo
    • 学会等名
      Lignin Gordon Research Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] OsCAldOMT1 is a bifunctional O-methyltransferase involved in the biosynthesis of tricin-lignins in rice cell walls2018

    • 著者名/発表者名
      Pui Ying Lam,Naoyuki Matsumoto,Shiro Suzuki,Wu Lan,Yuri Takeda,Masaomi Yamamura,Masahiro Sakamoto,Clive Lo,John Ralph,Yuki Tobimatsu,Toshiaki Umezawa
    • 学会等名
      第68回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] リグニンの量ならびに構造を改変したイネのCADおよびCAldOMT二重変異体の作出と性状解析2017

    • 著者名/発表者名
      松本直之、武田ゆり、飛松裕基、鈴木史朗、山村正臣、小柴太一、刑部敬史、坂本正弘、梅澤俊明
    • 学会等名
      第67回日本木材学会大会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 細胞壁リグニンの多様性とバイオマス利用に向けた構造改変2017

    • 著者名/発表者名
      飛松裕基
    • 学会等名
      第1回生物資源・次世代農業セミナー「循環型炭素資源ー植物細胞壁の研究」
    • 発表場所
      草津
    • 年月日
      2017-01-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] NMR法で探る細胞壁リグニンの多様性と可変性2017

    • 著者名/発表者名
      飛松裕基
    • 学会等名
      高分子学会 17-1NMR研究会 -植物系高分子とNMR-
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 自然に学ぶ木質の新デザイン:リグニンの多様性と可変性2017

    • 著者名/発表者名
      飛松裕基
    • 学会等名
      第10回木質科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Plant Cell Wall Structure and Chemistry2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Tobimatsu
    • 学会等名
      Humanosphere Science School 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Secondary Cell Wall Formation and Lignification: Diversity, Flexibility, and Scope for Improvement2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Tobimatsu
    • 学会等名
      SATREPS Capacity Developmental Seminar
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 組換え植物で探るリグニン化学構造の進化的変化の意味とバイオマス利用へのインパクト2017

    • 著者名/発表者名
      飛松裕基
    • 学会等名
      第2回動的木材化学懇談会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Flavone biosynthesis in rice: pathway elucidation and manipulation for improved cell wall digestibility2017

    • 著者名/発表者名
      Pui Ying Lam, Hongjia Liu, Yuki Tobimatsu, Clive Lo
    • 学会等名
      The 13th International Symposium on Biocatalysis and Agricultural Biotechnology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Altered cell wall structure and improved biomass digestibility in tricin-truncated rice mutant deficient in flavone synthase II2017

    • 著者名/発表者名
      Pui Ying Lam, Yuki Tobimatsu, Yuri Takeda, Shiro Suzuki, Masaomi Yamamura, Toshiaki Umezawa, Clive Lo
    • 学会等名
      第62回リグニン討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] イネにおけるp-クマロイル-CoA モノリグノールトランスフェラーゼの酵素機能解析ならびに機能欠損変異株の作出と性状解析2017

    • 著者名/発表者名
      田中拓人、鈴木史朗、武田ゆり、山村正臣、刑部敬史、飛松裕基、梅澤俊明
    • 学会等名
      第62回リグニン討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Tricin‐depleted flavone synthase II mutant of rice displays altered lignin and improved cell wall digestibility2017

    • 著者名/発表者名
      Pui Ying Lam, Yuki Tobimatsu, Yuri Takeda, Shiro Suzuki, Masaomi Yamamura, Toshiaki Umezawa, Clive Lo
    • 学会等名
      第11回細胞壁ネットワーク定例研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] イネ科バイオマスを特徴付けるフラボノリグニンの形成と代謝工学的改変2016

    • 著者名/発表者名
      飛松裕基
    • 学会等名
      第1回動的木材化学懇談会
    • 発表場所
      黒部
    • 年月日
      2016-12-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Delineating lignin biosynthetic pathway in monocots: A rice O-methyltransferase involved in the formation of syringyl and tricin lignin components in rice cell walls2016

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Matsumoto, Pui Ying Lam, Yuri Takeda, Shiro Suzuki, Wu Lan, Masaomi Yamamura, Masahiro Sakamoto, Clive Lo, John Ralph, Yuki Tobimatsu, Toshiaki Umezawa
    • 学会等名
      Lignobiotech IV
    • 発表場所
      Madrid, Spain
    • 年月日
      2016-06-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Plant Cell Wall Lignification: Diversity, Flexibility, and Scope for Improvement2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Tobimatsu
    • 学会等名
      The Hong Kong University Plant Evolution & Adaptation Workshop 2016 INTEGRATIVE PLANT BIOLOGY
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 植物と人を“支える”細胞壁の科学2016

    • 著者名/発表者名
      飛松裕基
    • 学会等名
      第13回生存圏研究所公開講演会
    • 発表場所
      宇治
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] NMR法で見えてきたリグニンの最新像 -多様性と可変性:草本リグニン、種皮リグニン、組換え植物リグニン-2016

    • 著者名/発表者名
      飛松裕基
    • 学会等名
      第61回リグニン討論会ワークショップ1 ー企画講演:リグニンの最新像と関連分野との連携ー
    • 発表場所
      宇治
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] Lu F. and Yue F. (eds) Lignin: Biosynthesis, Functions, and Economic Significance2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Tobimatsu, Toshiyuki Takano, Toshiaki Umezawa, and John Ralph
    • 出版者
      Nova Science Publishers Inc.
    • ISBN
      9781536147698
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      2018 実績報告書
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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-02-22  

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