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植物成長のON・OFFを決定する新規植物調整剤の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K06227
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44030:植物分子および生理科学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

竹原 清日  名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 研究員 (70614139)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードgibberellin / plant hormone / crystal structure / plant growth regulator / ジベレリン / 植物調整剤 / X線結晶構造解析 / 植物ホルモン / 植物成長調整剤
研究開始時の研究の概要

植物成長調整剤(植調剤)は、伸長や開花などの生理機能を促進・抑制することによって生産性や品質の向上をねらうことなどを目的に、広く利用されている。しかしながら、植調剤及びターゲットとなるタンパク質の構造解析に基づいた新規植調剤の開発や新たな分子育種の方法を探索しているものはほとんどない。そこで本課題では、植物ホルモンの一つであるジベレリンの生合成及び不活化酵素をターゲットとして、植物におけるタンパク質-化合物間の構造活性相関ならびに活性制御機構を明らかにすることを目的とする。さらに、植調剤との共結晶構造を解明することにより、酵素の改変や新規植調剤の開発に有用なデータを提供する事が期待できる。

研究成果の概要

植物調整剤及びそのターゲットとなるタンパク質の構造解析に基づいた新規植調剤の開発や新たな分子育種の方法を探索しているものはほとんどない。そこで、草葉伸長などに寄与するジベレリンの生合成及び不活化酵素をターゲットとして、植調剤であるプロヘキサジオンとの共結晶構造を解明し、酵素の改変や新規植調剤開発に有用なデータを提供することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

GAの生合成・不活化酵素が属する2-オキソグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼ(2ODD)は、p450に次いで植物に多い酵素であり、様々な植物ホルモンの生合成および代謝に寄与するにも関わらず、国内外を見渡しても本来の基質との共結晶として構造解析できたものはない。また、植調剤とターゲットとなるタンパク質の構造解析に基づいた新規植調剤の開発や新たな分子育種の方法の探索を行っているものもほとんどない。飼料作物や資源作物といった実用性の高い植物での応用が期待され、これまでにない新しい栽培技術の開発へと展開する可能性が考えられる。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Evolutionary alterations in gene expression and enzymatic activities of gibberellin 3-oxidase 1 in Oryza2022

    • 著者名/発表者名
      Kawai Kyosuke、Takehara Sayaka、Kashio Toru、Morii Minami、Sugihara Akihiko、Yoshimura Hisako、Ito Aya、Hattori Masako、Toda Yosuke、Kojima Mikiko、Takebayashi Yumiko、Furuumi Hiroyasu、Nonomura Ken-ichi、Mikami Bunzo、Akagi Takashi、Sakakibara Hitoshi、Kitano Hidemi、Matsuoka Makoto、Ueguchi-Tanaka Miyako
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 5 号: 1 ページ: 67-67

    • DOI

      10.1038/s42003-022-03008-5

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 植物ホルモン代謝酵素の活性調節機構2021

    • 著者名/発表者名
      上口(田中) 美弥子、竹原 清日
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 93 号: 3 ページ: 404-408

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2021.930404

    • ISSN
      0037-1017
    • 年月日
      2021-06-25
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ジベレリンの輸送および代謝の分子メカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      上口(田中) 美弥子、竹原 清日
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー(B&I)

      巻: 79 ページ: 456-461

    • NAID

      40022750269

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 構造解析から明らかとなった植物成長調整剤によるイネジベレリン生合成・代謝酵素の選択的阻害機構2024

    • 著者名/発表者名
      竹原清日、尾原寛之、三上文三、芦苅基行, 上口(田中)美弥子
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2024年度大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 植物成長調整剤によるイネジベレリン生合成・代謝酵素の選択的な阻害機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      竹原 清日, 尾原 寛之, 服部 将子、三上 文三、上口(田中) 美弥子
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2023年度大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] イネジベレリン生合成・代謝酵素に対する選択的阻害剤創製への試み2022

    • 著者名/発表者名
      竹原清日、尾原寛之、服部将子、三上文三、松岡信、上口(田中)美弥子
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2021年度大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 構造解析から明らかとなったジベレリン及びオーキシン不活化酵素の共通した代謝メカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      竹原 清日、三上 文三、桜庭 俊、松岡 信、上口(田中)美弥子
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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