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根寄生雑草防除法の開発に向けたストリゴラクトン生合成酵素の機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 19K05838
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

野村 崇人  宇都宮大学, バイオサイエンス教育研究センター, 准教授 (60373346)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019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 / 根寄生雑草 / 生合成酵素 / 生合成 / 酵素 / ストライガ / 根寄生植物
研究開始時の研究の概要

根寄生雑草(特にストライガ類)はアフリカ諸国の農作物生産に甚大な被害を与えている。また、地中海沿岸諸国における根寄生雑草(特にオロバンキ類)の被害も顕在化している。現在のところ日本には農作物に大きな被害を与えている根寄生雑草種は侵入していないと考えられるが潜在的な脅威となっている。根寄生雑草の種子は宿主植物の根から分泌されているストリゴラクトンと呼ばれる化合物を認識して発芽する。本研究は、根寄生雑草の防除法の開発基盤となりうるストリゴラクトンの生合成酵素の機能の解明を行う。

研究成果の概要

根寄生植物は、宿主植物の根に寄生して養水分を奪うため、世界各地の農作物に甚大な被害を与えている。現在までに根寄生雑草の有効な防除法は確立されていない。根寄生雑草の種子は植物の根から浸出されるストリゴラクトン(SL)と呼ばれる二次代謝産物を認識して発芽する。これまでに根寄生雑草に耐性を示すソルガムの変異体から、その耐性を付与した原因遺伝子LGS1が同定されていた。LGS1遺伝子はSL生合成酵素をコードしていると考えられていたが、その機能は解明されていなかった。本研究により、ソルガムにおいてシトクロムP450酵素と硫酸基転移酵素により触媒されるSL生合成経路が明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

根寄生雑草(特にストライガ類)はアフリカ諸国の農作物の収量を大きく低下させている。また、地中海沿岸諸国やオーストラリアといった農業先進国における根寄生雑草(特にオロバンキ類)の被害も顕在化している。現在のところ日本には農作物に大きな被害を与えている根寄生雑草種は侵入していないと考えられるが潜在的な脅威となっている。有効な防除法のない根寄生雑草に関する研究を行う意義は大きく、本研究の成果は根寄生雑草を制御する技術の基盤となりうる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 4件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] カリフォルニア大学リバーサイド校(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] カルフォルニア大学リバーサイド校(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] カルフォルニア大学リバーサイド校(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Origins and evolution of the dual functions of strigolactones as rhizosphere signaling molecules and plant hormones2022

    • 著者名/発表者名
      Kyozuka Junko、Nomura Takahito、Shimamura Masaki
    • 雑誌名

      Current Opinion in Plant Biology

      巻: 65 ページ: 102154-102154

    • DOI

      10.1016/j.pbi.2021.102154

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strigolactone biosynthesis catalyzed by cytochrome P450 and sulfotransferase in sorghum2021

    • 著者名/発表者名
      Yoda Akiyoshi、Mori Narumi、Akiyama Kohki、Kikuchi Mayu、Xie Xiaonan、Miura Kenji、Yoneyama Kaori、Sato‐Izawa Kanna、Yamaguchi Shinjiro、Yoneyama Koichi、Nelson David C.、Nomura Takahito
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 232 号: 5 ページ: 1999-2010

    • DOI

      10.1111/nph.17737

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaluation and Quantification of Natural Strigolactones from Root Exudates2021

    • 著者名/発表者名
      Xie Xiaonan、Yoneyama Kaori、Nomura Takahito、Yoneyama Koichi
    • 雑誌名

      Strigolactones. Methods in Molecular Biology

      巻: 2309 ページ: 3-12

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1429-7_1

    • ISBN
      9781071614280, 9781071614297
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ストリゴラクトンの二面的機能,その起源と進化2021

    • 著者名/発表者名
      経塚 淳子、野村 崇人
    • 雑誌名

      植物の生長調節

      巻: 56 号: 2 ページ: 63-70

    • DOI

      10.18978/jscrp.56.2_63

    • ISSN
      1346-5406, 2189-6305
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Triflumizole as a Novel Lead Compound for Strigolactone Biosynthesis Inhibitor.2020

    • 著者名/発表者名
      Kawada K., Uchida Y., Takahashi I., Nomura T., Sasaki Y., Asami T., Yajima S., Ito S.
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 25 号: 23 ページ: 5525-5525

    • DOI

      10.3390/molecules25235525

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hydroxyl carlactone derivatives are predominant strigolactones in Arabidopsis2020

    • 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

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Do phosphate and cytokinin interact to regulate strigolactone biosynthesis or act independently?2020

    • 著者名/発表者名
      Kaori Yoneyama et al
    • 雑誌名

      frontiers in Plant Science

      巻: in press ページ: 1-9

    • DOI

      10.3389/fpls.2020.00438

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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 japonicus2020

    • 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

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Identification of two oxygenase genes involved in the respective biosynthetic pathways of canonical and non-canonical strigolactones in Lotus japonicus.2020

    • 著者名/発表者名
      Mori N., Nomura T., Akiyama K.
    • 雑誌名

      Planta

      巻: 251 号: 2 ページ: 40-40

    • DOI

      10.1007/s00425-019-03332-x

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Genome sequence of Striga asiatica provides insight into the evolution of plant parasitism.2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida S. et al.
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 29 号: 18 ページ: 3041-3052

    • DOI

      10.1016/j.cub.2019.07.086

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 新規ストリゴラクトンbryosymbiolの生合成2021

    • 著者名/発表者名
      依田彬義、謝 肖男、児玉恭一、島崎翔太、秋山康紀、米山香織、嶋村正樹、経塚淳子、野村崇人
    • 学会等名
      植物化学調節学会第56回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 新奇根寄生性植物防除法の確立を目的としたストリゴラクトン生合成阻害剤の創製2021

    • 著者名/発表者名
      川田 紘次郎、高橋 郁夫、野村 崇人、佐々木 康幸、浅見 忠男、矢嶋 俊介、伊藤 晋作
    • 学会等名
      植物化学調節学会第56回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Strigolactone biosynthesis catalyzed by LGS1 in sorghum2021

    • 著者名/発表者名
      Akiyoshi Yoda、Narumi Mori、Kohki Akiyama、Xiaonan Xie、Kaori Yoneyama、Koichi Yoneyama、David C. Nelson、Takahito Nomura
    • 学会等名
      3rd International Congress on Strigolactone
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 陸上植物に保存された祖先型ストリゴラクトン2021

    • 著者名/発表者名
      依田彬義,謝肖男,島崎翔太,児玉恭一,米山香織,秋山康紀,嶋村正樹,経塚淳子,野村崇人
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ストリゴラクトン生産を阻害する新規化合物の創製2021

    • 著者名/発表者名
      川田紘次郎,高橋郁夫,小野田聡志,野村崇人, 佐々木康幸,浅見忠男,矢嶋俊介,伊藤晋作
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021年度大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] コケ植物におけるストリゴラクトン生合成2021

    • 著者名/発表者名
      依田彬義,謝肖男,島崎翔太,児玉恭一,米山香織, 秋山康紀,嶋村正樹,経塚淳子,野村崇人
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021年度大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 根寄生雑草防除の標的酵素ソルガム LGS1 の機能解析2020

    • 著者名/発表者名
      野村崇人、依田彬義、森 愛美、三浦謙治、米山香織、謝 肖男、秋山康紀、米山弘一
    • 学会等名
      日本農薬学会第45回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 硫酸基転移酵素 LGS1 に触媒されるストリゴラクトン生合成経路2020

    • 著者名/発表者名
      依田彬義、森 愛美、謝 肖男、米山香織、三浦謙治、秋山康紀、米山弘一、野村崇人
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] シダ植物のストリゴラクトン2019

    • 著者名/発表者名
      藤倉 優、依田彬義、謝 肖男、米山香織、秋山康紀、経塚淳子、米山弘一、野村崇人
    • 学会等名
      植物化学調節学会第54回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ソルガムにおける5-deoxystrigol生合成経路の解析2019

    • 著者名/発表者名
      依田彬義、森 愛美、謝 肖男、米山香織、三浦謙治、山口信次郎、秋山康紀、米山弘一、野村崇人
    • 学会等名
      植物化学調節学会第54回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Biochemical characterization of sorghum LGS1 enzyme involved in strigolactone biosynthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Akiyoshi Yoda, Narumi Mori, Xiaonan Xie, Kaori Yoneyama, David Nelson, Kohki Akiyama, Koichi Yoneyama, Takahito Nomura
    • 学会等名
      The 23rd International Conference on Plant Growth Substances
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] [プレスリリース]根寄生雑草の寄生を制御する酵素の解明

    • URL

      https://www.utsunomiya-u.ac.jp/topics/research/009293.php

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] タンパク質の発現方法およびタンパク質発現用ベクター2019

    • 発明者名
      野村崇人、彬義依田、鈴木智大
    • 権利者名
      野村崇人、彬義依田、鈴木智大
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-130070
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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