ストリゴラクトン骨格生合成酵素の同定と早期Ａ環水酸化経路の探索

• 研究課題/領域番号: 17J05519
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 生物有機化学
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 森 愛美 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2017-04-26 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円); 2019年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: ストリゴラクトン / ミヤコグサ / 生合成 / strigolactone / biosynthesis / Lotus japonicus

研究実績の概要

ストリゴラクトンは植物の内生ホルモンであり、菌根菌・根寄生植物に対する根圏情報物質でもある。本研究はミヤコグサにおける典型ストリゴラクトンである5-デオキシストリゴールと非典型ストリゴラクトンであるロータスラクトンの生合成酵素を明らかにする目的で，候補酸化酵素遺伝子の探索と機能解析を行った。
ミヤコグサにおいて，リン酸過剰条件下でRNA-seqを行い，ストリゴラクトン生産減少下で発現が減少する遺伝子の探索を行った。その結果ミヤコグサの全シトクロムP450および全2-オキソグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼの601個中，リン酸過剰条件下で発現が低下する遺伝子のうち発現変動の多い上位遺伝子49個についてさらに解析をすすめた。ミヤコグサ内在性レトロトランスポゾンを利用した遺伝子タギング集団から，候補遺伝子の欠損変異体を得てそのSL生産について調べた。その結果，5-デオキシストリゴールまたはロータスラクトンを生産していない遺伝子欠損株の存在を明らかした。この発見は，典型または非典型ストリゴラクトンを作り分ける生合成酵素の初めての発見である。ストリゴラクトン生合成経路の解明は，ストリゴラクトンを介した植物と菌根菌の共生機構の解明に大きく貢献するもので、将来AM菌を利用した循環型農業の発展への貢献が期待される。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Chemical identification of 18-hydroxycarlactonoic acid as an LjMAX1 product and in planta conversion of its methyl ester to canonical and non-canonical strigolactones in Lotus japonicus (2020)
  • 著者名/発表者名: Mori Narumi、Sado Aika、Xie Xiaonan、Yoneyama Kaori、Asami Kei、Seto Yoshiya、Nomura Takahito、Yamaguchi Shinjiro、Yoneyama Koichi、Akiyama Kohki
  • 雑誌名: Phytochemistry 巻: 174 ページ: 112349-112365
  • DOI: 10.1016/j.phytochem.2020.112349
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of two oxygenase genes involved in the respective biosynthetic pathways of canonical and non-canonical strigolactones in Lotus japonicus. (2020)
  • 著者名/発表者名: Mori N., Nomura T., Akiyama K.
  • 雑誌名: Planta 巻: 251 号: 2 ページ: 40-40
  • DOI: 10.1007/s00425-019-03332-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lotuslactone, a non-canonical strigolactone from Lotus japonicus (2019)
  • 著者名/発表者名: Xie Xiaonan、Mori Narumi、Yoneyama Kaori、Nomura Takahito、Uchida Kenichi、Yoneyama Koichi、Akiyama Kohki
  • 雑誌名: Phytochemistry 巻: 157 ページ: 200-205
  • DOI: 10.1016/j.phytochem.2018.10.034
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Conversion of carlactone to carlactonoic acid is a conserved function of MAX1 homologs in strigolactone biosynthesis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoneyama K, Mori N, Sato T, Yoda A, Xie X, Okamoto M, Iwanaga M, Ohnishi T, Nishiwaki H, Asami T, Yokota T, Akiyama K, Yoneyama K, Nomura T.
  • 雑誌名: New Phytol. 巻: 218 号: 4 ページ: 1522-1533
  • DOI: 10.1111/nph.15055
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 3-Hydroxycarlactone, a Novel Product of the Strigolactone Biosynthesis Core Pathway. (2018)
  • 著者名/発表者名: Baz L, Mori N, Mi J, Jamil M, Kountche BA, Guo X, Balakrishna A, Jia KP, Vermathen M, Akiyama K, Al-Babili S.
  • 雑誌名: Molecular Plant 巻: 11(10) 号: 10 ページ: 1312-1314
  • DOI: 10.1016/j.molp.2018.06.008
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A femtomolar-range suicide germination stimulant for the parasitic plant Striga hermonthica. (2018)
  • 著者名/発表者名: Uraguchi, D., Kuwata, K., Hijikata, Y., Yamaguchi, R., Imaizumi, H., Am, S., Rakers, C., Mori, N., Akiyama, K., Irle, S., McCourt, P., Kinoshita, T., Ooi, T., and Tsuchiya, Y.
  • 雑誌名: Science 巻: 362 号: 6420 ページ: 1301-1305
  • DOI: 10.1126/science.aau5445
  • NAID: 120006623828
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] ミヤコグサの5DSおよびlotuslactone生合成におけるMAX1下流経路の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 森 愛美、謝 肖男、米山 香織、野村 崇人、米山 弘一、秋山 康紀
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] 18-Hydroxycarlactonoic acid, which is the end product of the conversion of carlactone by Lotus japonicus MAX1, is an endogenous biosynthetic precursor for 5-deoxystrigol. (2019)
  • 著者名/発表者名: N. Mori, K. Yoneyama, X. Xie, H. Nishiwaki, K. Yoneyama, T. Nomura, K. Akiyama.
  • 学会等名: 23th The International Plant Growth Substances Association
• [学会発表] ソルガムにおける5-deoxystrigol生合成経路の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 依田彬義，森 愛美，謝 肖男，米山 香織，三浦謙治，山口信次郎，秋山 康紀，米山 弘一，野村 崇人
  • 学会等名: 植物化学調節学会第54回大会
• [学会発表] ミヤコグサの5DSおよびlotuslactone生合成におけるMAX1下流遺伝子の同定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 森 愛美，謝 肖男，米山 香織，野村 崇人，米山 弘一，秋山 康紀
  • 学会等名: 植物化学調節学会第54回大会
• [学会発表] イネにおける新規ストリゴラクトン生合成酵素の機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小林峻大，北岡直樹，森愛美，橋田丈徳，徳永治樹，経塚淳子，秋山康紀，増口潔，山口信次郎
  • 学会等名: 植物化学調節学会第54回大会
• [学会発表] ミヤコグサの5DSおよびlotuslactone生合成におけるMAX1下流経路の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 森 愛美、謝 肖男、米山 香織、野村 崇人、米山 弘一、秋山 康紀
  • 学会等名: 植物化学調節学会第53回大会
• [学会発表] ストリゴラクトン生合成に関与するソルガムLGS1酵素の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 依田 彬義、森 愛美、謝 肖男、米山 香織、秋山 康紀、米山 弘一、野村 崇人
  • 学会等名: 植物化学調節学会第53回大会
• [学会発表] ミヤコグサ5DS生合成におけるMAX1下流経路の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 森 愛美、米山 香織、謝 肖男、野村 崇人、米山 弘一、秋山 康紀
  • 学会等名: 日本農芸化学会2018年度大会
• [学会発表] ミヤコグサ5DS生合成におけるMAX1下流経路の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森 愛美、米山 香織、謝 肖男、野村 崇人、米山 弘一、秋山 康紀
  • 学会等名: 植物化学調節学会第52大会