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植物の2次代謝誘導に対する1次代謝物質のマネジメントに関するグローバル解析

研究課題

研究課題/領域番号 18380066
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 応用生物化学
研究機関京都大学

研究代表者

西岡 孝明  京都大学, 農学研究科, 教授 (80026559)

研究分担者 石原 亨  京都大学, 農学研究科, 助教 (80281103)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
16,480千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 1,680千円)
2007年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2006年度: 9,200千円 (直接経費: 9,200千円)
キーワードフラックス解析 / 代謝調節 / モンテカルロシミュレーション / フェニルプロパノイド / エリシター / ジャガイモ / カイネティックネットワークモデリング / パルス標識実験 / 2次代謝 / 抗菌性物質 / メタボローム解析 / シロイヌナズナ
研究概要

メタボローム解析や代謝制御の研究は微生物において多くの研究がおこなわれてきた,微生物に比べて植物でそのような研究をおこなうことは格段に難しい.その理由は,微生物においては定常状態を容易に実現できるのに対して,植物は生育に必要な炭素源を光合成に依存しているので,炭素源の供給は明暗周期とともに日周変動するために,代謝物質の量も変動すると予想されるからである.すなわち,植物では代謝を定常状態に維持することが難しいので,実験データの取得やその解釈も難しい.本研究課題は,植物において1次代謝物質と2次代謝物質の生合成を調節している代謝調節の実態を解析するための新たな研究方法を開発することによって,植物の物質生産の制御をグローバルに明らかにしようとしたものである.研究成果のうち最も重要なものは,植物における2次代謝物質のモデリングとシミュレーションを組み合わせたフラックス解析法を開発したことである.この解析法では,はじめに代謝反応ネットワークの構造解析をおこない,このネットワークを動的な化学量論と多項式を組み合わせて表現する.この多項式の次数を決定してモデルを得る.次に,このモデルをモンテカルロ・シミュレーションでテストして信頼性を評価する.多項式の係数から各酵素反応が全体のフラックスに与える感度を評価することができる.本研究課題で開発した動的なフラックス解析法をジャガイモ根茎における病気感染によって誘導される2次代謝に応用したところ,エリシター処理にともなうフェニルプロパノイド系2次代謝の調節機構を解析するために必要な定量的データを獲得することができた.この解析法は,「技術的にも数学的にも洗練された研究である」と,国際的に高い評価を受けた(Sweetlove, et. al.,Biochem.J.409,27-41(2008)).

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (22件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Metabolomics of microorganisms2008

    • 著者名/発表者名
      Nishioka, T
    • 雑誌名

      in "Agriculture in the 21" Century", Edited by Ueda, M., Kyoto University Press(Kyoto) 6

      ページ: 207-248

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Estimation of metabolic fluxes, expression levels and metabolite dynamics of a secondary metabolic pathway in potato using labelpulse feeding experiments combined with kinetic network modeling and simulation2007

    • 著者名/発表者名
      Heinzle, E,
    • 雑誌名

      Plant Journal 50

      ページ: 176-189

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of metabolic fluxes, expression levels and metabolite dynamics of a secondary metabolic pathway in potato using label Pulse-feeding experiments combined with kinetic network modelling and simulation2007

    • 著者名/発表者名
      Heinzle, E
    • 雑誌名

      Plant Journal 50

      ページ: 176-187

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Estimation of metabolic fluxes, expression levels and metabolite dynamics of asecondary metabolic pathway in potato using label pulse feeding experiments combined with kinetic network modeling and simulation2007

    • 著者名/発表者名
      Heinzle, E., Matsuda, F., Miyagawa, H., Wakasa, K., & Nishioka, T.
    • 雑誌名

      Plant Journal 50

      ページ: 176-187

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Esnmanon or merabonc nuxes, expression levels and metabome dynamies or a secondary metabolic pathway in potato using label pulse feeding experiments combined with kinetic network modeling and simulation2007

    • 著者名/発表者名
      Heinzle, E., Matsuda, F., Miyagawa, H., Wakasa, K., Nishioka, T.
    • 雑誌名

      Plant Journal 50

      ページ: 176-187

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] イネの病害応答おけるセロトニンの役割2008

    • 著者名/発表者名
      石原亨
    • 学会等名
      日本農薬学 会第33回大会
    • 発表場所
      近畿大学,奈良市
    • 年月日
      2008-03-31
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] オオムギの防御物質ホルダチン類の細胞内局在と合成酵素活性の解析2008

    • 著者名/発表者名
      石塚晶啓
    • 学会等名
      日本農薬学会第33回大会
    • 発表場所
      近畿大学,奈良市
    • 年月日
      2008-03-31
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Functional role of serotonin in defense responses of rice plants2008

    • 著者名/発表者名
      Ishihara, A
    • 学会等名
      The 33" Annual Meeting of Pesticide Science Society of Japan
    • 発表場所
      Nara
    • 年月日
      2008-03-31
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Subcellular compartmentation and biosynthetic enzyme activity for the barley defense substances, hordatines2008

    • 著者名/発表者名
      Ishizuka, M
    • 学会等名
      The 33rd Annual Meeting of Pesticide Science Society of Japan
    • 発表場所
      Nara
    • 年月日
      2008-03-31
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] イネにおいて病原菌の感染によって誘導されるトリプトファン代謝2007

    • 著者名/発表者名
      石原亨
    • 学会等名
      日本農薬学会第32回大会
    • 発表場所
      東京農工大学,府中市
    • 年月日
      2007-04-03
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Tryptophan metabolism induced by pathogenic infection in rice plants2007

    • 著者名/発表者名
      Ishihara, A
    • 学会等名
      The 32rd Annual Meeting of Pesticide Science Society of Japan
    • 発表場所
      Fuchu
    • 年月日
      2007-04-03
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 病原菌の感染によって誘導されるトリプトファン由来の二次代謝2007

    • 著者名/発表者名
      石原亨
    • 学会等名
      日本農芸化学会2006年度大会
    • 発表場所
      東京農業大学,東京
    • 年月日
      2007-03-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Secondary metabolism derived from tryptophan induced by pathogenic infection2007

    • 著者名/発表者名
      Ishihara, A
    • 学会等名
      Annual Meeting of Japan Society for Bioscience,. Biotechnology, and Agrochemistry 2006
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2007-03-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 細胞内全代謝物質の同定,定量に向けての戦略2006

    • 著者名/発表者名
      西岡孝明
    • 学会等名
      第54回質量分析総合討論会
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター,豊中市
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Dynamic modeling of Escherichia coli central carbon metabolism basedon multi-omics data2006

    • 著者名/発表者名
      Ishii, N
    • 学会等名
      第20回国際生化学・分子生物学会議
    • 発表場所
      京都国際会議場,京都
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Metabolomics with CE-MS analysis is a tool of post-genome science2006

    • 著者名/発表者名
      Nishioka, T.
    • 学会等名
      国際分析科学会議(ICAS-2006)
    • 発表場所
      ロシア学士院会館,モスクワ,ロシア
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Metabolomics by using CE-MS2006

    • 著者名/発表者名
      Nishioka, T
    • 学会等名
      BIOSYSTEMS ENGINEERING
    • 発表場所
      ベルビユウホテル,ブラウンバルト,スイス
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] CE-MSを用いたハイスループットバイオ分析2006

    • 著者名/発表者名
      西岡孝明
    • 学会等名
      日本分析化学会第55回年会
    • 発表場所
      大阪大学理学部,豊中市
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] メタボローム解析-CE-MSの応用と展望-メタボローム・マススペクトルDB-2006

    • 著者名/発表者名
      西岡孝明
    • 学会等名
      第31回日本医用マススペクトル学会年会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場,名古屋市
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Mass Spectral Database for Metabolome Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      Horai, H
    • 学会等名
      Genome Informatics 2006
    • 発表場所
      パシフィコ横浜,横浜
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Strategy toward identification and quantification of the whole metabolites in cells2006

    • 著者名/発表者名
      Nishioka, T
    • 学会等名
      The 54th Symposium on Mass Spectro-metry Society of Japan
    • 発表場所
      Toyonaka
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Dynamic modeling of Escherichiacoli central carbon metabolism based on multi-omics data2006

    • 著者名/発表者名
      Ishii, N
    • 学会等名
      The 20th International Conference of Biochemistry and Molecular Biology
    • 発表場所
      Kyoto
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Metabolomics with CE-MS analysis is a tool of post-genome sciences2006

    • 著者名/発表者名
      Nishioka, T
    • 学会等名
      International Conference of Analytical Sciences 2006
    • 発表場所
      Moscow
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Metabolomics using CE-MS2006

    • 著者名/発表者名
      Nishioka, T
    • 学会等名
      Biosystems Engineering
    • 発表場所
      Braunwald
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] High-throughput metabolomics using CE-MS2006

    • 著者名/発表者名
      Nishioka, T
    • 学会等名
      The 55th Annual Meeting of Analytical Chemistry Society of Japan
    • 発表場所
      Osaka
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Metabolomics -Applications of CE-MS -DB of metabolome and mass spectra2006

    • 著者名/発表者名
      Nishioka, T
    • 学会等名
      The 31st Annual Meeting of Medical Mass Spectrometry Society of Japan
    • 発表場所
      Nagoya
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Mass spectral database for metabolome analysis2006

    • 著者名/発表者名
      Horai, H
    • 学会等名
      Genome Informatics 2006
    • 発表場所
      Yokohama
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [図書] 21世紀の農学(第6巻)2008

    • 著者名/発表者名
      西岡 孝明
    • 出版者
      京都大学出版会
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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