| 研究課題/領域番号 |
19H02851
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分37030:ケミカルバイオロジー関連
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
難波 康祐 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 教授 (50414123)
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| 研究分担者 |
村田 佳子 公益財団法人サントリー生命科学財団, 生物有機科学研究所・統合生体分子機能研究部, 特任研究員 (60256047)
KARANJIT SANGITA 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 助教 (60784650)
中山 淳 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 講師 (60743408)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2020年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2019年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
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| キーワード | ムギネ酸 / アルカリ性不良土壌 / プロリンデオキシムギネ酸 / 鉄イオントランスポーター / 沙漠肥料 / 蛍光分子 / 蛍光標識試薬 / ファイトシデロフォア / YS/YSLトランスポーター / イネ科植物 / 化学プローブ / ムギネ酸・鉄錯体 / トランスポーター / ムギネ酸プローブ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題は、全世界の陸地の約1/3を占めるアルカリ性不良土壌（砂漠土壌）での農耕を可能にし、近未来に訪れる食糧危機を未然に回避することを試みる。
ムギネ酸類はイネ科植物が生産する天然の鉄キレート剤である。我々は、合成したムギネ酸類やその安価誘導体を投与すると、砂漠土壌を用いた圃場でもイネが正常に生育することを見出した。しかしながら、ムギネ酸類の添加による詳細な成長促進機構やムギネ酸取り込みトランスポーターの3次元構造および機能の詳細は未だ不明のままである。本研究では、独自に開発したケミカルバイオロジー的手法を用いてこれらの機構解明に挑む。
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| 研究成果の概要 |
アルカリ性不良土壌での農業を可能にする次世代肥料PDMAの実用化を目指し、PDMAの植物成長促進機構の解明と低コスト大量合成法の開発に取り組んだ。その結果、PDMAは天然のムギネ酸類と同じ機構で植物の成長を促進していることを明らかにし、PMDA・鉄錯体を取り込むトランスポーターの3次元構造をクライオ電鍵により解明した。また、PDMAを安価な原料からわずか２工程で合成する画期的な合成法を確立することに成功した。これらの研究の過程で、生物活性低分子化合物の生体内での挙動追跡を可能にする最小の蛍光標識試薬TAP-VK1の開発にも成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
全世界の陸地の約１／３は農耕に適さないアルカリ性の不良土壌（沙漠土壌）で占められている。本不良土壌での農業が可能となれば、世界での大幅な食糧増産が可能となりSDGs「2. 飢餓をゼロに」の実現が可能と期待できる。これまでにPDMAがアルカリ性不良土壌でもイネを正常に生育させる画期的な肥料であることを明らかにしてきたが、本研究ではPDMAの植物成長促進機構およびPDMAを取り込むトランスポーターの３次元構造を世界で初めて解明し、超効率的なPDMAの合成法の確立にも成功した。これらの研究成果により、沙漠土壌での農耕の実現に向けて大きく前進した。
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