外的環境要因によって発現する心材形成誘導因子の探索

• 研究課題/領域番号: 18K19231
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分40:森林圏科学、水圏応用科学およびその関連分野
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 坂本 正弘 京都大学, 農学研究科, 准教授 (40303870)
• 研究分担者: 高部 圭司 京都大学, 農学研究科, 教授 (70183449) ; 粟野 達也 京都大学, 農学研究科, 助教 (40324660) ; 中沢 威人 京都大学, 農学研究科, 助教 (80608141)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 心材形成 / 師管転流 / ペルオキシダーゼ / プロテインキナーゼ / 情報伝達 / 師管液 / 仮道管 / シグナル伝達 / NACドメイン転写因子 / スギ / 仮道管液 / RNA-seq / 移行材

研究成果の概要

前年度においてスギの師管液並びに仮道管液中にペルオキシダーゼ（POX）とプロテインキナーゼ（PK）が存在することが判明した。今年度はこれら遺伝子の中から師管内に存在することが確認されている既報の他の植物のPK及びPOX遺伝子をもとにスギのデータベース検索を行った。スギのデータベースにはPKが1590件、POXが116件登録されていた。検索の結果、PKではCJt095135とCJt115203の2つのPK遺伝子が、POXではCJt022249とCJt027124の2つのPOX遺伝子が見出された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

樹木の心材形成において葉で感知された日長情報や温度センサーなどの情報が樹幹にもたらされ、心材形成の開始シグナルとなっている可能性が高いと考えた。本研究はその心材形成の開始シグナルとなる情報伝達に関与するであろう因子を検索することに意義がある。スギの師管液および仮道管液から分離したタンパクを同定した結果、ペルオキシダーゼとプロテインキナーゼが検出され、スギのデータベースを検索した結果、師管内で発現する可能性の高い遺伝子を見出すことができた。このことはスギの師管を経由した情報伝達の仕組みが心材形成に関与する可能性を示し、その改名に向けて大きな一歩となったと考える。

研究成果

• [雑誌論文] Double-gene targeting with preassembled Cas9 ribonucleoprotein for safe genome editing in the edible mushroom<i>Pleurotus ostreatus</i> (2023)
  • 著者名/発表者名: Boontawon Tatpong、Nakazawa Takehito、Choi Yeon-Jae、Ro Hyeon-Su、Oh Minji、Kawauchi Moriyuki、Sakamoto Masahiro、Honda Yoichi
  • 雑誌名: FEMS Microbiology Letters 巻: 370 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1093/femsle/fnad015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The lignin‐degrading abilities of Gelatoporia subvermispora gat1 and pex1 mutants generated via CRISPR /Cas9 (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa Takehito、Inoue Chikako、Morimoto Ryota、Nguyen Dong Xuan、Bao Dapeng、Kawauchi Moriyuki、Sakamoto Masahiro、Honda Yoichi
  • 雑誌名: Environmental Microbiology 巻: - 号: 8 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1111/1462-2920.16372
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Introducing multiple-gene mutations in Pleurotus ostreatus using a polycistronic tRNA and CRISPR guide RNA strategy (2022)
  • 著者名/発表者名: Xu Haibo、Nakazawa Takehito、Zhang Yufan、Oh Minji、Bao Dapeng、Kawauchi Moriyuki、Sakamoto Masahiro、Honda Yoichi
  • 雑誌名: FEMS Microbiology Letters 巻: 369 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1093/femsle/fnac102
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Targeted disruption of hir1 alters the transcriptional expression pattern of putative lignocellulolytic genes in the white-rot fungus Pleurotus ostreatus (2021)
  • 著者名/発表者名: Wu H., Nakazawa T., Morimoto R., Shivani, Sakamoto M., Honda Y.
  • 雑誌名: Fungal Genet. Biol. 巻: 147 ページ: 103507-103507
  • DOI: 10.1016/j.fgb.2020.103507
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative transcriptional analyses of Pleurotus ostreatus mutants on beech wood and rice straw shed light on substrate-biased gene regulation (2021)
  • 著者名/発表者名: Wu H., Nakazawa T., Xu H, Yang R., Bao D., Kawauchi M., Sakamoto M., Honda Y.
  • 雑誌名: Appl. Microbio. Biotechnol. 巻: 105 号: 3 ページ: 1175-1190
  • DOI: 10.1007/s00253-020-11087-9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Functional analyses of Pleurotus ostreatus pcc1 and clp1 using CRISPR/Cas9 (2021)
  • 著者名/発表者名: Boontawon Tatpong、Nakazawa Takehito、Horii Masato、Tsuzuki Masami、Kawauchi Moriyuki、Sakamoto Masahiro、Honda Yoichi
  • 雑誌名: Fungal Genetics and Biology 巻: 154 ページ: 103599-103599
  • DOI: 10.1016/j.fgb.2021.103599
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpressing <i>Pleurotus ostreatus rho1b</i> results in transcriptional upregulation of the putative cellulolytic enzyme‐encoding genes observed in <i>ccl1</i> disruptants (2021)
  • 著者名/発表者名: Okuda Nozomi、Nakazawa Takehito、Horii Masato、Wu Hongli、Kawauchi Moriyuki、Sakamoto Masahiro、Honda Yoichi
  • 雑誌名: Environmental Microbiology 巻: 23 号: 11 ページ: 7009-7027
  • DOI: 10.1111/1462-2920.15786
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcriptional shifts in delignification‐defective mutants of the white‐rot fungus Pleurotus?ostreatus (2020)
  • 著者名/発表者名: Wu Hongli、Nakazawa Takehito、Takenaka Atsuki、Kodera Rina、Morimoto Ryota、Sakamoto Masahiro、Honda Yoichi
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 594 号: 19 ページ: 3182-3199
  • DOI: 10.1002/1873-3468.13890
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lignin Metabolic Engineering in Grasses for Primary Lignin Valorizarion (2020)
  • 著者名/発表者名: Tishiaki Umezawa, Yuki Tobimatsu, Masaomi Yamamura, Takuji Miyamoto, Taichi Koshiba, Rie Takada, Pui Ying Lam, Shiro Suzuki, Masahiro Sakamoto
  • 雑誌名: Lignin 巻: 1 ページ: 30-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] OsMYB108 loss-of-function enriches p-coumaroylated and tricin lignin units in rice cell walls (2019)
  • 著者名/発表者名: Takuji Miyamoto, Rie Takada, Yuki Tobimatsu, Yuli Takeda, Shiro Suzuki, Masaomi Yamamura, Keishi Osakabe, Yuriko Osakabe, Masahiro Sakamoto, Toshiaki Umezawa
  • 雑誌名: Plant Journal 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 975-987
  • DOI: 10.1111/tpj.14290
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lignin characterization of rice CONIFERALDEHYDE 5‐HYDROXYLASE loss‐of‐function mutants generated with the CRISPR/Cas9 system. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuri Takeda, Shiro Suzuki, Yuki Tobimatsu, Keishi Osakabe, Yuriko Osakabe, Safendrri Komara Ragamustari, Masahiro Sakamoto, Toshiaki Umezawa
  • 雑誌名: Plant Journal 巻: 97 号: 3 ページ: 543-554
  • DOI: 10.1111/tpj.14141
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Altered lignocellulose chemical structure and molecular assembly in CINNAMYL ALCOHOL DEHYDROGENASE-deficient rice (2019)
  • 著者名/発表者名: Martin, A.F., Tobimatsu, Y., Kusumi, R., Matsumoto, N., Miyamoto, T., Lam, P.Y., Yamamura, M., Koshiba, T., Sakamoto, M., Umezawa, T.
  • 雑誌名: Science Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 17153-17153
  • DOI: 10.1038/s41598-019-53156-8
  • NAID: 120006893975
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Downregulation of p‐COUMAROYL ESTER 3‐HYDROXYLASE in rice leads to altered cell wall structures and improves biomass saccharification (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuri Takeda, Yuki Tobimatsu,Steven D. Karlen, Taichi Koshiba, Shiro Suzuki,Masaomi Yamamura, Shinya Murakami, Mai Mukai, Takefumi Hattori, Keishi Osakabe, John Ralph, Masahiro Sakamoto, Toshiaki Umezawa
  • 雑誌名: Plant Journal 巻: 95 号: 5 ページ: 796-811
  • DOI: 10.1111/tpj.13988
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] イネ科植物におけるキシラン合成酵素遺伝子の解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 坂本正弘、長谷川智彦、河内護之、中沢威人、本田与一
  • 学会等名: 日本木材学会
• [学会発表] トランスクリプトーム解析とCRISPR/Cas9を用いたヒラタケの担子奉仕形成に必須な新規遺伝子の同定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小深田剛士、山崎風雅、中沢威人、菅野純子、Minji Oh、河内護之、坂本正弘、本田与一
  • 学会等名: 日本木材学会
• [学会発表] 花成誘導因子Ehd1ホモログのトウチクにおける研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 荒玉菜摘、吉澤敦、中沢威人、本田与一、坂本正弘
  • 学会等名: 第38回日本植物バイオテクノロジー学会（つくば）大会
• [学会発表] ヒラタケにおけるオートファジー関連遺伝子atg9の破壊がリグニン分解系に及ぼす影響の 解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 榑林 一皓、中沢 威人、山本太一、河内護之、坂本正弘、本田与一
  • 学会等名: 第65回リグニン討論会
• [学会発表] ヒラタケにおける木質成分培地上でのHap2依存的なmnp, vpの転写活性化 (2021)
  • 著者名/発表者名: 香山 渓太、 中沢 威人、河内 護之、坂本 正弘、本田 与一
  • 学会等名: 第65回リグニン討論会
• [学会発表] ヒラタケにおけるヒストン H3K36 メチル化レベルの変化が セルロース分解酵素遺伝子群の転写に及ぼす影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 奥田 希実、中沢 威人、香山 渓太、河内 護之、坂本 正弘、本田 与一
  • 学会等名: 第72回日本木材学会大会
• [学会発表] ヒラタケにおける一過性遺伝子発現を利用した マーカーフリーなゲノム編集法の確立 (2021)
  • 著者名/発表者名: 越 大志朗、河内 護之、入江 俊一、中沢 威人、坂本 正弘、本田 与一
  • 学会等名: 第72回日本木材学会大会
• [学会発表] スギの師細胞液および仮道管液に含まれる オリゴ糖，ペプチド，タンパク質の分析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 木村尚敬、粟野達也、高部圭司、坂本正弘
  • 学会等名: 日本木材学会
• [学会発表] キシラン側鎖糖転移酵素遺伝子の発現を変化させたイネ形質転換株における 細胞壁成分の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 長谷川智彦、宮本託志、山村正臣、中沢威人、本田与一、梅澤俊明、坂本正弘
  • 学会等名: 日本木材学会
• [学会発表] キシラン側鎖糖転移酵素遺伝子の発現を変化させた形質転換イネにおける 細胞壁成分の変化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 長谷川智彦、宮本託志、山村正臣、中沢威人、本田与一、梅澤俊明、坂本正弘
  • 学会等名: リグニン学会
• [学会発表] キシラン側鎖糖転移酵素遺伝子の発現を変化させたイネ形質転換株における細胞壁成分の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川智彦、宮本託志、山村正臣、中沢威人、本田与一、梅澤俊明、坂本正弘
  • 学会等名: 日本木材学会
• [学会発表] Ceriporopsis subvermisporaとヒラタケの間におけるgat1およびpex1の単独遺伝子変異がリグニン分解能および木質分解系酵素遺伝子群の転写発現に与える影響の比較解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中沢威人、井上智香子、森本亮太、徐 海博、坂本正弘、本田与一
  • 学会等名: 日本木材学会
• [学会発表] イネのGUX,XAT-RNAi抑制株の作成と細胞壁成分の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川智彦、宮本託志、山村正臣、中沢威人、本田与一、梅澤俊明、坂本正弘
  • 学会等名: 日本木材学会