カーラクトンから派生した新奇発芽刺激物質に関する生物有機化学的研究

• 研究課題/領域番号: 18K05452
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分38040:生物有機化学関連
• 研究機関: 宇都宮大学
• 研究代表者: 謝 肖男 宇都宮大学, バイオサイエンス教育研究センター, 准教授 (30610323)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: ストリゴラクトン / 植物ホルモン / 非典型ストリゴラクトン / イオンモビリティ / 質量分析 / 非典型SL / 非典型的SL

研究成果の概要

植物の根から根圏に放出されたストリゴラクトン(SL)は、根寄生植物の種子発芽刺激物質として、また、AM菌の菌糸分岐誘導物質として、それぞれ寄生と共生のシグナルとして働いている。本研究は、ABC環を有しない非典型的SLの単離・構造解析、生理機能および生合成経路の解明を行った。その結果、マメ科、イネ科、キク科およびコケ植物から計5種類の新規非典型SLを単離・構造決定した。多種多様な植物種が非典型SLを生産していることがわかった。さらに、イオンモビリティ型質量分析装置を用いるSLの超高感度分析法を開発し、1mg以下の微小組織からSLを検出することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物生産するストリゴラクトンはAM 菌の共生に必須なシグナル分子であり、さらには植物地上部および地下部の形態形成を制御する植物ホルモンである。本研究の研究成果はSL生産・分泌に及ぼす植物栄養素に影響の解析、根寄生植物の種子発芽におけるSLの構造活性相関の解析などにも関わり、SLおよび根寄生植物に関する基礎的研究を幅広く推進することができる。また、枝分かれの制御は植物の形態形成や農業生産に直接影響していることから、本研究は国連の持続可能な開発目標（SDGs）の目標2「飢餓をゼロに」と15「陸上の豊かさを守る」などにも貢献できる。

研究成果

• [国際共同研究] ケンブリッジ大学(英国)
• [国際共同研究] 南京農業大学(中国)
• [国際共同研究] 南京農業大学(中国)
• [雑誌論文] Major components of the KARRIKIN INSENSITIVE2-dependent signaling pathway are conserved in the liverwort Marchantia polymorpha (2021)
  • 著者名/発表者名: Mizuno Y, Komatsu A, Shimazaki S, Naramoto S, Inoue K, Xie X, Ishizaki K, Kohchi T, Kyozuka J.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: - 号: 7 ページ: 112-156
  • DOI: 10.1093/plcell/koab106
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] SPL14/17 act downstream of strigolactone signalling to modulate rice root elongation in response to nitrate supply (2021)
  • 著者名/発表者名: Sun Huwei、Guo Xiaoli、Qi Xuejiao、Feng Fan、Xie Xiaonan、Zhang Yali、Zhao Quanzhi
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 21 号: 3 ページ: 11-11
  • DOI: 10.1111/tpj.15188
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] S-Adenosylhomocysteine Analogue of a Fairy Chemical, Imidazole-4-carboxamide, as its Metabolite in Rice and Yeast and Synthetic Investigations of Related Compounds (2021)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Ouchi , Takuya Namiki , Kenji Iwamoto , Nobuo Matsuzaki , Makoto Inai , Mihaya Kotajima , Jing Wu , Jae-Hoon Choi , Yoko Kimura , Hirofumi Hirai , Xiaonan Xie , Hirokazu Kawagishi , Toshiyuki Kan
  • 雑誌名: J Nat Prod . 巻: 84 号: 2 ページ: 453-458
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.0c01269
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Genetic and functional diversity of PsyI/PsyR quorum-sensing system in the Pseudomonas syringae complex (2020)
  • 著者名/発表者名: Morohoshi Tomohiro、Oshima Akinori、Xie Xiaonan、Someya Nobutaka
  • 雑誌名: FEMS Microbiology Ecology 巻: 97 号: 2
  • DOI: 10.1093/femsec/fiaa254
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hydroxyl carlactone derivatives are predominant strigolactones in Arabidopsis (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoneyama Kaori、Akiyama Kohki、Brewer Philip B.、Mori Narumi、Kawano‐Kawada Miyuki、Haruta Shinsuke、Nishiwaki Hisashi、Yamauchi Satoshi、Xie Xiaonan、Umehara Mikihisa、Beveridge Christine A.、Yoneyama Koichi、Nomura Takahito
  • 雑誌名: Plant Direct 巻: 4 号: 5 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1002/pld3.219
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Linoleic acid, α-linolenic acid, and monolinolenins as antibacterial substances in the heat-processed soybean fermented with Rhizopus oligosporus (2020)
  • 著者名/発表者名: Kusumah Dewi、Wakui Misaki、Murakami Mai、Xie Xiaonan、Yukihito Kabuyama、Maeda Isamu
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 84 号: 6 ページ: 1285-1290
  • DOI: 10.1080/09168451.2020.1731299
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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] A gain-of-function T-DNA insertion mutant of <i>Marchantia polymorpha</i> hyper-accumulates flavonoid riccionidin A (2019)
  • 著者名/発表者名: Hamashima Noriko、Xie Xiaonan、Hikawa Mio、Suzuki Tomohiro、Kodama Yutaka
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 36 号: 3 ページ: 201-204
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.19.0722a
  • NAID: 130007724772
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 年月日: 2019-09-25
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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] Genetic and Biochemical Diversity for <i>N</i>-acylhomoserine Lactone Biosynthesis in the Plant Pathogen <i>Pectobacterium carotovorum</i> subsp. <i>carotovorum</i> (2019)
  • 著者名/発表者名: Morohoshi Tomohiro、Ogasawara Yuto、Xie Xiaonan、Hamamoto Hiroshi、Someya Nobutaka
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 34 号: 4 ページ: 429-435
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME19105
  • NAID: 130007776124
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Corrigendum to: Which are the major players, canonical or non-canonical strigolactones? (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoneyama Koichi、Xie Xiaonan、Yoneyama Kaori、Kisugi Takaya、Nomura Takahito、Nakatani Yoshifumi、Akiyama Kohki、McErlean Christopher S P
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 70 号: 6 ページ: 1987-1987
  • DOI: 10.1093/jxb/erz001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Regulation of biosynthesis, perception, and functions of strigolactones for promoting arbuscular mycorrhizal symbiosis and managing root parasitic weeds (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoneyama Koichi、Xie Xiaonan、Yoneyama Kaori、Nomura Takahito、Takahashi Ikuo、Asami Tadao、Mori Narumi、Akiyama Kohki、Kusajima Miyuki、Nakashita Hideo
  • 雑誌名: Pest Management Science 巻: 2 号: 9 ページ: 200-205
  • DOI: 10.1002/ps.5401
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] OsPIN1b is Involved in Rice Seminal Root Elongation by Regulating Root Apical Meristem Activity in Response to Low Nitrogen and Phosphate (2018)
  • 著者名/発表者名: Sun Huwei、Tao Jinyuan、Bi Yang、Hou Mengmeng、Lou Jiajing、Chen Xinni、Zhang Xuhong、Luo Le、Xie Xiaonan、Yoneyama Koichi、Zhao Quanzhi、Xu Guohua、Zhang Yali
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 200-205
  • DOI: 10.1038/s41598-018-29784-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] N-Acylhomoserine lactone-mediated quorum sensing regulates biofilm structure in Methylobacterium populi P-1M, an isolate from a pink-pigmented household biofilm (2018)
  • 著者名/発表者名: Morohoshi Tomohiro、Xie Xiaonan、Ikeda Tsukasa
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 83 号: 1 ページ: 174-180
  • DOI: 10.1080/09168451.2018.1518701
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of S-abscisic acid treatment on fruit color and quality in ‘Kyoho’ grape (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamane K.、Xie X.、Kurokura T.
  • 雑誌名: Acta Horticulturae 巻: 2 号: 1206 ページ: 239-246
  • DOI: 10.17660/actahortic.2018.1206.33
  • 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
• [学会発表] イオンモビリティ MS による植物ホルモンの超高感度分析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 謝肖男
  • 学会等名: 日本農芸化学会
• [学会発表] コムギが産する根寄植物発芽刺激物質の探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 竹原千恵、謝肖男
  • 学会等名: 農薬学会
• [学会発表] マメ科植物種子発芽における種皮、子葉、幼芽、胚軸、幼根のアブシジン酸の定量 (2019)
  • 著者名/発表者名: 竹原千恵 、岡本昌憲、米山弘一、謝 肖男
  • 学会等名: 農薬学会
• [学会発表] ヒマワリにおける ε-カーラクトンのヘリオラクトンへの 変換 (2019)
  • 著者名/発表者名: 留河愛梨，謝 肖男，米山弘一，秋山康紀
  • 学会等名: 農芸化学会
• [学会発表] 食物アレルギー性下痢に対する抑制効果を示すユズ果皮 抽出物成分の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松岡歩実，謝 肖男，粟野峻史，千野 晶，東 徳洋， 山田 潔
  • 学会等名: 農芸化学会
• [学会発表] 日本国内で分離された野菜類病原性 Pseudomonas 属細 菌における Quorum Sensing の多様性解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 諸星知広，伊藤雄大，小笠原祐斗，謝 肖男， 染谷信孝
  • 学会等名: 農芸化学会
• [学会発表] マコモタケの共生・不稔に関わる遺伝子および化合物の探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 謝 肖男，崔 宰熏，河岸洋和， 鈴木智大
  • 学会等名: 農芸化学会
• [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 (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: 農芸化学会
• [学会発表] イオンモビリティMSによる植物ホルモンの超高感度分析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 謝肖男・ 野村崇人・ 米山弘一
  • 学会等名: Mass Spectrometry and Proteomics 2018
  • 招待講演
• [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
• [学会発表] ストリゴラクトン生合成酵素 LBO の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 米山香織1,2、秋山康紀、高島 岬、依田彬義、謝 肖男、米山弘一、野村崇人
  • 学会等名: 植物化学調節学会
• [学会発表] マメ科植物種子発芽における種皮、子葉、幼芽、胚軸、幼根のアブシジン酸の定量 (2018)
  • 著者名/発表者名: 竹原千恵 、岡本昌憲、米山弘一、謝 肖男
  • 学会等名: 植物化学調節学会
• [学会発表] ストリゴラクトン生合成のフィードバック制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 米山香織、謝 肖男、米山弘一、野村崇人
  • 学会等名: 植物化学調節学会
• [学会発表] ヒマワリにおける ε-カーラクトンのヘリオラクトンへの変換 (2018)
  • 著者名/発表者名: 留河愛梨、謝 肖男、米山弘一、秋山康紀
  • 学会等名: 植物化学調節学会
• [学会発表] 植物における内生ヒドロキシカーラクトン酸メチルの同定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高島 岬、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