植物発生・器官サイズを制御するシトクロムP450酵素の遺伝生化学的研究

• 研究課題/領域番号: 17H03746
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 遺伝育種科学
• 研究機関: 吉備国際大学 (2018-2019); 東京大学 (2017)
• 研究代表者: 桧原 健一郎 吉備国際大学, 農学部, 准教授 (10595713)
• 研究分担者: 大西 利幸 静岡大学, 農学部, 准教授 (60542165)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2018年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円); 2017年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
• キーワード: シトクロムP450 / CYP78遺伝子 / 植物発生 / 器官サイズ / 胚発生

研究成果の概要

本研究課題から以下の3つの成果が得られた。（１）イネの8つのCYP78遺伝子の植物体内での機能や発現パターンならびにシロイヌナズナも用いた遺伝学的解析から、CYP78の機能は保存されており、それらの生産する物質は、植物体において局所的に生産されており、その物質の移動は限定的であることが明らかとなった。（２）CYP78タンパク質の精製並びに酵素活性測定は、一般的な方法では難しく、活性測定も先行研究とは異なる結果が得られた。（３）遺伝学的解析やgeの抑圧変異体の解析から、CYP78が関与する代謝経路やシグナル伝達経路で働くと考えられる３つの新規因子を同定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでに植物種を超えて、側生器官、種子、果実サイズを改変できることが報告されている遺伝子はCYP78遺伝子のみである。CYP78の生産する代謝産物を同定することにより、これまで育種によって改変されてきた果実、種子サイズや葉の大きさなどを物質投与により改変することができるかもしれない。本申請課題では、作物生産において有用な機能を持つCYP78遺伝子について機能、発現、遺伝的関係といった様々な基礎的情報を取得することができた。本課題から得られた成果をさらに発展させることにより、CYP78の代謝産物同定や分子メカニズムの解明につながることを期待している。

研究成果

• [雑誌論文] Rhizotaxis Modulation in Arabidopsis Is Induced by Diffusible Compounds Produced during the Cocultivation of Arabidopsis and the Endophytic Fungus Serendipita indica (2020)
  • 著者名/発表者名: Inaji Aoi、Okazawa Atsushi、Taguchi Taiki、Nakamoto Masatoshi、Katsuyama Nao、Yoshikawa Ryoka、Ohnishi Toshiyuki、Waller Frank、Ohta Daisaku
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 61 号: 4 ページ: 838-850
  • DOI: 10.1093/pcp/pcaa008
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Specification of basal region identity after asymmetric zygotic division requires mitogen-activated protein kinase 6 in rice (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishimoto K., Sohonahra S., Kishi-Kaboshi M., Itoh J-i., Hibara K-i., Sato Y., Watanabe T., Abe K., Miyao A., Nosaka-Takahashi M., Suzuki T., Ta N. K., Shimizu-Sato S., Suzuki T., Toyoda A., Takahashi H., Nakazono M., Nagato Y., Hirochika H., Sato Y.
  • 雑誌名: Development 巻: 146
  • DOI: 10.1242/dev.176305
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ブラシノステロイド生合成研究の最近の動向 (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi Toshiyuki
  • 雑誌名: 日本農薬学会誌（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ） 巻: 43 号: 3 ページ: 159-167
  • DOI: 10.1584/jpestics.D18-040
  • NAID: 130007437206
  • ISSN: 1348-589X, 1349-0923
  • 年月日: 2018-08-20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 「香り」や香気配糖体が織りなす化学防御システム-「香り」や香気配糖体が植物の身を守る- (2018)
  • 著者名/発表者名: 大西利幸
  • 雑誌名: 日本農薬学会誌 巻: 43 ページ: 65-66
  • NAID: 130007691654
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of geraniol synthase induces heat stress susceptibility in Nicotiana tabacum (2018)
  • 著者名/発表者名: Hamachi Ashita、Nisihara Masahiro、Saito Shiori、Rim Hojun、Takahashi Hideyuki、Islam Monirul、Uemura Takuya、Ohnishi Toshiyuki、Ozawa Rika、Maffei Massimo E.、Arimura Gen-ichiro
  • 雑誌名: Planta 巻: 249 号: 1 ページ: 235-249
  • DOI: 10.1007/s00425-018-3054-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of a Hexenal Reductase That Modulates the Composition of Green Leaf Volatiles (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Toshiyuki、Ikeda Ayana、Shiojiri Kaori、Ozawa Rika、Shiki Kazumi、Nagai-Kunihiro Naoko、Fujita Kenya、Sugimoto Koichi、Yamato Katsuyuki T.、Dohra Hideo、Ohnishi Toshiyuki、Koeduka Takao、Matsui Kenji
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 178 号: 2 ページ: 552-564
  • DOI: 10.1104/pp.18.00632
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Silkworms suppress the release of green leaf volatiles by mulberry leaves with an enzyme from their spinnerets (2018)
  • 著者名/発表者名: Takai Hiroki、Ozawa Rika、Takabayashi Junji、Fujii Saki、Arai Kiriko、Ichiki Ryoko T.、Koeduka Takao、Dohra Hideo、Ohnishi Toshiyuki、Taketazu Sakura、Kobayashi Jun、Kainoh Yooichi、Nakamura Satoshi、Fujii Takeshi、Ishikawa Yukio、Kiuchi Takashi、Katsuma Susumu、Uefune Masayoshi、Shimada Toru、Matsui Kenji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 11942-11942
  • DOI: 10.1038/s41598-018-30328-6
  • NAID: 120006510284
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 1-Octen-3-ol Is Formed from Its Glycoside during Processing of Soybean [Glycine max (L.) Merr.] Seeds (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsui Kenji、Takemoto Hiroyuki、Koeduka Takao、Ohnishi Toshiyuki
  • 雑誌名: Journal of Agricultural and Food Chemistry 巻: 66 号: 28 ページ: 7409-7416
  • DOI: 10.1021/acs.jafc.8b01950
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure-Based Chemical Design of Abscisic Acid Antagonists That Block PYL?PP2C Receptor Interactions (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi Jun、Mimura Naoki、Okamoto Masanori、Yajima Shunsuke、Sue Masayuki、Akiyama Tomonori、Monda Keina、Iba Koh、Ohnishi Toshiyuki、Todoroki Yasushi
  • 雑誌名: ACS Chemical Biology 巻: 13 号: 5 ページ: 1313-1321
  • DOI: 10.1021/acschembio.8b00105
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effects of gene disruption of Kre6-like proteins on the phenotype of β-glucan-producing Aureobasidium pullulans. (2018)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama H, Iwai A, Dohra H, Ohnishi T, Kato T, Park EY
  • 雑誌名: Appl Microbiol Biotechnol 巻: 102 号: 10 ページ: 4467-4475
  • DOI: 10.1007/s00253-018-8947-z
  • NAID: 120006543632
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcriptional switch for programmed cell death in pith parenchyma of sorghum stems. (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto M, Sazuka T, Oda Y, Kawahigashi H, Wu J, Takanashi H, Ohnishi T, Yoneda JI, Ishimori M, Kajiya-Kanegae H, Hibara KI, Ishizuna F, Ebine K, Ueda T, Tokunaga T, Iwata H, Matsumoto T, Kasuga S, Yonemaru JI, Tsutsumi N
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 115 号: 37
  • DOI: 10.1073/pnas.1807501115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Conserved functional control, but distinct regulation of cell proliferation in rice and Arabidopsis leaves revealed by comparative analysis of GRF-INTERACTING FACTOR 1 orthologs. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimano, S., Hibara, K., Furuya, T., Arimura, S., Tsukaya,H. and Itoh, J.I.
  • 雑誌名: Development 巻: 175 号: 7 ページ: 159624-159624
  • DOI: 10.1242/dev.159624
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] LEAF LATERAL SYMMETRY1, a member of the WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX3 gene family, regulates lateral organ development differentially from other paralogs, NARROW LEAF2 and NARROW LEAF3 in rice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Eriko, H., Yew, C.L., Yoshikawa, T., Sato, Y., Hibara, K. and Itoh, J.I.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 59 号: 2 ページ: 376-391
  • DOI: 10.1093/pcp/pcx196
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] “Hidden” terpenoids in plants: their biosynthesis, localisation and ecological roles (2017)
  • 著者名/発表者名: Yazaki K., Arimura G., Ohnishi T.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 58 号: 10 ページ: 1615-1621
  • DOI: 10.1093/pcp/pcx123
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Occurrence of brassinosteroids in non-flowering land plants, liverwort, moss, lycophyte and fern. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokota T, Ohnishi T, Shibata K, Asahina M, Nomura T, Fujita T, Ishizaki K, Kohchi T.
  • 雑誌名: Phytochemistry 巻: 136 ページ: 46-55
  • DOI: 10.1016/j.phytochem.2016.12.020
  • 査読あり
• [学会発表] オオムギMANY-NODED DWARF遺伝子群による葉間期制御 (2020)
  • 著者名/発表者名: 桧原 健一郎, 武田 真, 伊藤 純一
  • 学会等名: 日本育種学会第137回講演会
• [学会発表] イネの生育相転換に関与するqJA1、qJA2が地域適応性に及ぼす効果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤本 源、渡部 太緒、荒川 恵理、小出 陽平、門田 有希、寺石 政義、伊藤 純一、桧原 健一郎、長戸 康郎、奥本 裕、吉川 貴徳
  • 学会等名: 日本育種学会第137回講演会
• [学会発表] イネ種子のγ-オリザノール含量を規定する候補因子の探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 船越 孝之, 桧原 健一郎, 小川 拓水, 手塚 孝弘, 太田 大策, 横井 修司
  • 学会等名: 日本育種学会第137回講演会
• [学会発表] 芋焼酎の香気に関与するサツマイモ由来香気配糖化酵素の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 塚原壮彦, 海山香菜子, 肥塚崇男, 竹本裕之, 竹内純, 大西利幸
  • 学会等名: 第63回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会
• [学会発表] バラの香気成分の貯蔵メカニズム (2019)
  • 著者名/発表者名: 中馬かれん, 肥塚崇男, 小木曽こはる, 勝又章椰, 鈴木秀幸, 竹内純, 轟泰司, 佐藤浩平,間瀬暢之, 竹本裕之, 渡辺修治, 大西利幸
  • 学会等名: 第63回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会
• [学会発表] The biosynthetic machinery of rose aroma mono-glucosides. (2019)
  • 著者名/発表者名: Karen Chuman, Koharu Ogiso, Fumiya Katsumat, Takao Koeduka Yukie Ohba, Hideyuki Suzuki, Jun Takeuchi, Yasushi Todoroki, Kouhei Sato, Mase. Watanabe Naoharu and Toshiyuki Ohnishi
  • 学会等名: TERPNET 2019 - The 14th International Meeting on Biosynthesis, Function and Synthetic Biology of Isoprenoid
  • 国際学会
• [学会発表] 胚サイズを制御するシトクロムP450酵素の機能解明に向けた取り組み (2019)
  • 著者名/発表者名: 桧原 健一郎、水野 泉
  • 学会等名: 種子生理生化学研究会第40回年会
• [学会発表] イネGE遺伝子のシュート再生過程における機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 八田 大成、水野 泉、桧原 健一郎、伊藤 純一
  • 学会等名: 日本育種学会第135回講演会
• [学会発表] 植物発生・器官サイズを制御するシトクロムP450の代謝産物、シグナル伝達経路の解明に向けて (2018)
  • 著者名/発表者名: 桧原 健一郎
  • 学会等名: ナノ・マイクロ横断型人材育成セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 植物の成長制御に関与する CYP78のイネのカルス組織に対する効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 八田 大成、水野 泉、桧原 健一郎、伊藤 純一
  • 学会等名: 日本育種学会第134回講演会
• [学会発表] 胚－胚乳サイズ制御と新しい植物ホルモン (2018)
  • 著者名/発表者名: 桧原健一郎
  • 学会等名: 岡山大植物研・作物イノベーション研究ワークショップ（第1回）
  • 招待講演
• [学会発表] 植物の生長や化学防御に寄与する二次代謝産物の生合成研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大西利幸
  • 学会等名: 第35回日本植物細胞分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] Volatile C13-norisoprenoid and monoterpene alcohols contribute sweet muscatel-like scent in Oolong tea “Oriental Beauty” manufactured by Camellia sinensis in response to attacks by insect herbivores (2017)
  • 著者名/発表者名: Koujirou Totsuka, Naoya Sakai, Tsuyoshi Katsuno, Naoharu Watanabe, Toshiyuki Ohnishi
  • 学会等名: The 13th International Meeting on Biosynthesis, Function and Synthetic Biology
  • 国際学会