コケ植物のオス株が矮化する矮雄現象を司る生理活性物質の同定

• 研究課題/領域番号: 19K15759
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分38040:生物有機化学関連
• 研究機関: 東京農工大学 (2021); 慶應義塾大学 (2019-2020)
• 研究代表者: 宮崎 翔 東京農工大学, 学内共同利用施設等, 助教 (30755955)
• 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: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 矮化 / 天然物 / コケ / 天然物化学 / 植物科学 / 生合成 / 次世代シークエンサ

研究開始時の研究の概要

コケ植物が生産する【矮雄誘導物質】の単離・構造決定と生合成経路の解明のため，生物検定法を用いた【矮雄誘導物質】の検出が最重要課題と位置付けている．続いて【矮雄誘導物質】の構造情報を質量分析装置やNMR等で取得するとともに，その物質が活性本体かどうかを証明したい．並行して次世代シークエンサを用いたトランスクリプトーム解析を実施し，生合成経路の解明に取り組みたいと考えている．

研究成果の概要

ある雌雄異株の形態をとるコケ植物のオス株は，メス株に接触するとメス株からのシグナルを感知して個体サイズを小さくさせ，メス株に半寄生状態で生育する。研究者はこの現象を司る物質の探索に挑んだ。現象の再現実験系の構築が最重要と考え，研究者がこれまで培養した系を中心に検討したが安定した実験系は見出せなかった。視野を拡大し，非無菌状態での培養と既知ホルモン分析から，1つ以上の植物ホルモンが関与し得ることを見出した。これらが現象に直接関わるか慎重に検討し，ホルモン変動も指標としながら物質の単離に向け準備を進める。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で着目した現象と物質は植物の新たな繁殖戦略を物質レベルで明らかにできるものであり，重要な知見を提供できるものと期待する。植物には一つの花に雌しべと雄しべが共存する両性花，一つの株に雄花と雌花をつける雌雄異花，そして動物のようにメスとオスが別れている雌雄異株の形態が存在する。受精の効率，環境への適応性を考えると，どの形態も一長一短である。このような中，雌雄異株の形態をとったにも関わらず，受精の効率をあげるため矮雄という戦略をとったコケ植物の制御機構を明らかにできれば，植物の繁殖戦略と性分化の新たな概念を提唱できると期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Histological and quantitative image analyses of rice gall formed by orange leafhopper Cicadulina bipunctata (Hemiptera: Cicadellidae) (2021)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki Sho、Endo Aoi、Matsui Soh、Tokuda Makoto、Saikawa Yoko
  • 雑誌名: Applied Entomology and Zoology 巻: 56 号: 3 ページ: 419-425
  • DOI: 10.1007/s13355-021-00736-8
  • NAID: 40022626814
• [雑誌論文] Genomic evidence for convergent evolution of gene clusters for momilactone biosynthesis in land plants (2020)
  • 著者名/発表者名: Mao L, Kawaide H, Higuchi T, Chen M, Miyamoto K, Hirata Y, Kimura H, Miyazaki S, Teruya M, Fujiwara K, Tomita K, Yamane H, Hayashi K, Nojiri H, Jia L, Qiu J, Ye C, Timko MP, Fan L, and Okada K
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 117 号: 22 ページ: 12472
  • DOI: 10.1073/pnas.1914373117
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Orange Leafhopper Cicadulina bipunctata Feeding Induces Gall Formation Nitrogen Dependently and Regulates Gibberellin Signaling (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki Sho、Kasahara Keita、Matsui Soh、Tokuda Makoto、Saikawa Yoko
  • 雑誌名: Plants 巻: 9 号: 10 ページ: 1270-1270
  • DOI: 10.3390/plants9101270
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The apple gene responsible for columnar tree shape reduces the abundance of biologically active gibberellin (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Daichi、Takahashi Ikuo、Jaroensanti‐Tanaka Naiyanate、Miyazaki Sho、Jiang Kai、Nakayasu Masaru、Wada Masato、Asami Tadao、Mizutani Masaharu、Okada Kazuma、Nakajima Masatoshi
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 105 号: 4 ページ: 1026-1034
  • DOI: 10.1111/tpj.15084
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a cyanidin-3-O-β-galactoside in gall tissue induced by midges on Japanese beech (Fagus crenata Blume) (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki Sho、Kurisu Hironosuke、Nakata Masaya、Saikawa Yoko
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 84 号: 4 ページ: 797-799
  • DOI: 10.1080/09168451.2019.1698941
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assays of Protonemal Growth Responses in Physcomitrella patens Under Blue- and Red-Light Stimuli (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki Sho、Nakajima Masatoshi、Kawaide Hiroshi
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: 1924 ページ: 35-43
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-9015-3_4
  • ISBN: 9781493990146, 9781493990153
  • 査読あり
• [学会発表] ワラビー萎縮症誘発物質の同定に向けた生物試験法の検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 宮崎 翔，遠藤 碧，松井 奏，笠原 慶太，徳田 誠，犀川 陽子
  • 学会等名: 日本農薬学会第46回大会
• [学会発表] ワラビー萎縮症誘発物質の同定に向けたイネ幼苗を用いた試験法の検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 宮崎 翔，笠原 慶太，徳田 誠，犀川 陽子
  • 学会等名: 日本農薬学会第45回大会
• [学会発表] 虫えい形成における寄主植物の形態変化を誘導する物質の探索研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮崎 翔, 栗栖泰之介, 笠原慶太, 徳田 誠, 中田雅也, 犀川陽子
  • 学会等名: 植物化学調節学会第54回大会
• [学会発表] 虫えい内生菌の生産する植物成長制御物質の探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松井 奏, 並木航太, 惠枝, 高岡春乃, 後藤加奈, 栗栖泰之介, 宮崎 翔, 中田雅也, 犀川陽子
  • 学会等名: 植物化学調節学会第54回大会
• [学会発表] Identification of ancestral gibberellin in Physcomitrella patens (2019)
  • 著者名/発表者名: Sho Miyazaki
  • 学会等名: 日本植物学会第83回大会
  • 招待講演