ストリゴラクトン生合成遺伝子欠損トマトの生育特性評価とその利用

• 研究課題/領域番号: 17K07650
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 園芸科学
• 研究機関: 東洋大学
• 研究代表者: 梅原 三貴久 東洋大学, 生命科学部, 教授 (30469895)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: ストリゴラクトン / マイクロトム / CCD8 / MAX1 / LBO / D14 / TILLING / ゲノム編集 / D14L / CCD7 / 果実形質 / Phelipanche aegiptiaca / LC-MS/MS / 園芸学 / 植物 / 生理学 / 遺伝子 / バイオテクノロジー

研究成果の概要

枝分かれの数は 作物の果実の質や数に大きな影響を与える。本研究で、果実形成におけるストリゴラクトン（SL）の役割とトマトにおけるSLシグナル経路を明らかにするため、TILLING法やゲノム編集でマイクロトムのSL関連突然変異体を得て、それらの形質評価を行った。また、SLは根寄生植物の発芽を誘導するため、トマトを含む様々な農作物が根寄生植物による被害を受けている。そこで、SL生合成欠損変異体の根寄生植物の感染率を調査したところ、野生型よりも減少していた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

典型的SLと非典型的SLの両方を産生するトマトのSLシグナル経路を明らかにすることで、下流で複数の経路が存在する意義について検証できる。また、根寄生植物はわずかなSLに応答して発芽して宿主植物に寄生する。我々のSL生合成欠損変異体では高感度なLC-MS分析で内生SLを検出できない上、根寄生植物に根滲出液を与えても発芽がほとんど確認できなかったことから、根寄生植物抵抗性トマト品種の育種に利用できる可能性がある。

研究成果

• [雑誌論文] ストリゴラクトン生合成遺伝子欠損トマトの利用に向けて (2021)
  • 著者名/発表者名: 相場北斗、長谷川翔子、梅原三貴久
  • 雑誌名: アグリバイオ 巻: 5 ページ: 1274-1276
  • NAID: 40022785750
• [雑誌論文] Strigolactones Decrease Leaf Angle in Response to Nutrient Deficiencies in Rice (2020)
  • 著者名/発表者名: Masato Shindo, Shu Yamamoto, Koichiro Shimomura, Mikihisa Umehara
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 11 ページ: 135-135
  • DOI: 10.3389/fpls.2020.00135
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Low Infection of Phelipanche aegyptiaca in Micro-Tom Mutants Deficient in CAROTENOID CLEAVAGE DIOXYGENASE 8 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Shoko、Tsutsumi Takuya、Fukushima Shunsuke、Okabe Yoshihiro、Saito Junna、Katayama Mina、Shindo Masato、Yamada Yusuke、Shimomura Koichiro、Yoneyama Kaori、Akiyama Kohki、Aoki Koh、Ariizumi Tohru、Ezura Hiroshi、Yamaguchi Shinjiro、Umehara Mikihisa
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 19 号: 9 ページ: 2645-2645
  • DOI: 10.3390/ijms19092645
  • NAID: 120007133661
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 栄養欠乏に応答して増加するストリゴラクトンの役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 進藤真登、梅原三貴久
  • 雑誌名: アグリバイオ 巻: 2 ページ: 914-916
  • NAID: 40021808178
• [雑誌論文] Upregulation of DWARF27 is associated with increased strigolactone levels under sulfur deficiency in rice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Masato Shindo, Koichiro Shimomura, Shinjiro Yamaguchi, Mikihisa Umehara
  • 雑誌名: Plant Direct 巻: 4 号: 4
  • DOI: 10.1002/pld3.50
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ストリゴラクトンの生合成と生理作用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梅原三貴久
  • 雑誌名: アグリバイオ 巻: 1 ページ: 1092-1093
• [学会発表] Characterization of DWARF14 that encodes a strigolactone receptor in Micro-Tom (2021)
  • 著者名/発表者名: Hokuto Aiba, Koichi Sugimoto, Ryoji Shinozaki, Hiroshi Ezura, Mikihisa Umehara
  • 学会等名: 第17回日本ナス科コンソーシアム年会
• [学会発表] ゲノム編集によるトマトのストリゴラクトン受容体遺伝子DWARF14欠損変異体の作出 (2021)
  • 著者名/発表者名: 相場北斗、杉本貢一、篠崎良仁、江面浩、梅原三貴久
  • 学会等名: 植物化学調節学会第56回大会
• [学会発表] Micro-Tom CAROTENOID CLEAVAGE DIOXYGENASE 8 mutants show low infection of Phelipanche aegyptiaca (2019)
  • 著者名/発表者名: Shoko Hasegawa, Takuya Tsutsumi, Shunsuke Fukushima, Yoshihiro Okabe, Junna Saito, Mina Katayama, Masato Shindo, Yusuke Yamada, Koichiro Shimomura, Kaori Yoneyama, Kohki Akiyama, Koh Aoki, Tohru Ariizumi, Hiroshi Ezura, Shinjiro Yamaguchi, Mikihisa Umehara
  • 学会等名: IPGSA conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Phenotypic analysis of strigolactone-deficient mutants in rice and tomato (2019)
  • 著者名/発表者名: Mikihisa Umehara
  • 学会等名: The 2nd International Conference on Plant and Molecular Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Production of tomato resistant to infection by root parasitic plants (2018)
  • 著者名/発表者名: Mikihisa Umehara
  • 学会等名: Global Summit on Plant Science & Plant Physiology (Plant Science 2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] D27, a strigolactone biosynthetic gene, is required for adaptation in sulfate deficient condition (2017)
  • 著者名/発表者名: Masato Shindo, Koichiro Shimomura, Shinjiro Yamaguchi, Mikihisa Umehara
  • 学会等名: Taiwan-Japan Plant Biology 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of two Slccd8 mutants in Micro-Tom (2017)
  • 著者名/発表者名: Shoko Hasegawa, Nao Tsunoda, Yoshihiro Okabe, Toru Ariizumi, Hiroshi Ezura, Mikihisa Umehara
  • 学会等名: Taiwan-Japan Plant Biology 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 硫酸イオン欠乏に適応するためにD27の働きが必要である (2017)
  • 著者名/発表者名: 進藤真登、下村講一郎、山口信次郎、梅原三貴久
  • 学会等名: 植物化学調節学会第52回大会
• [学会発表] トマトのストリゴラクトン欠損系統作出と特性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長谷川翔子、角田奈央、岡部佳弘、有泉亨、江面浩、梅原三貴久
  • 学会等名: 植物化学調節学会第52回大会
• [学会発表] 硫酸イオン欠乏条件に応答して増加するストリゴラクトンの生理学的役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 進藤真登、下村講一郎、山口信次郎、梅原三貴久
  • 学会等名: 日本植物細胞分子生物学会第35回大会
• [学会発表] マイクロトムSlCCD8欠損系統2757の特性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長谷川翔子、角田奈央、岡部佳弘、有泉亨、江面浩、梅原三貴久
  • 学会等名: 日本植物細胞分子生物学会第35回大会
• [学会発表] ストリゴラクトンの植物の成長調節作用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梅原 三貴久
  • 学会等名: 第６回植物二次代謝フロンティア研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Physiological functions of strigolactones in plant growth and development (2017)
  • 著者名/発表者名: Mikihisa Umehara
  • 学会等名: The 2nd Japan-Korea-China Trilateral Joint Symposium on Plant Biotechnology
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 生命科学部 応用生物科学科 植物生長制御研究室 Umehara Lab.
  • URL: http://www2.toyo.ac.jp/%7Eumehara/plant_biotechnology/Welcome.html
• [備考] 生命科学部 応用生物科学科 植物生長制御研究室 Umehara Lab.
  • URL: http://www2.toyo.ac.jp/~umehara/plant_biotechnology/Welcome.html
• [備考] 生命科学部 応用生物科学科 植物生長制御研究室 Umehara Lab.
  • URL: http://www2.toyo.ac.jp/~umehara/plant_biotechnology/Welcome.html