タバコアルカロイド制御遺伝子の機能解析

• 研究課題/領域番号: 23570055
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 庄司 翼 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (40343272)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2011年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 転写因子 / アルカロイド / タバコ / ジャスモン酸 / ERF転写因子 / 塩ストレス / 分子進化 / ニコチン

研究概要

シロイヌナズナAtERF1はGCCを含む配列を連続する3つのベータ鎖によって認識しているのに対して、同じサブグループに属するタバコERF189やニチニチソウORCA3は類似するが異なる配列を認識する。これら同種の転写因子がDNA結合特異性をどのように多様化させ、それぞれの植物系統で異なる防御代謝を制御するに至ったのかを解明した。DBDのアミノ酸置換変異解析の結果、２つの異なるDNA-タンパク質相互作用が認識の配列特異性と結合親和性に働くことが推定された。対象とした同種のERF転写因子は比較的少数のアミノ酸置換変異によってDNA結合特異性を多様化されてきたことが考察された。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular evolution of N-methylputrescine oxidase (2014)
  • 著者名/発表者名: Maliwan N, Kato K, Shoji T, Hashimoto T
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 55 ページ: 436-444
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular evolution of N-methylputrescine oxidase in tobacc (2014)
  • 著者名/発表者名: Naconsie M, Kato K, Shoji T, Hashimoto T
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 162 ページ: 436-444
  • 査読あり
• [雑誌論文] Divergent DNA-binding specificities of a group of ETHYLENE RESPONSE FACTOR transcription factors involved in plant defense (2013)
  • 著者名/発表者名: Shoji T, Mishima M Hashimoto T
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 162 ページ: 977-990
  • 査読あり
• [雑誌論文] Smoking out the masters; transcriptional regulators for nicotine biosynthesis in tobacco (2013)
  • 著者名/発表者名: Shoji T & Hashimoto T
  • 雑誌名: Plant Biotechnol. 巻: 30 ページ: 217-224
  • 査読あり
• [雑誌論文] Smoking out the masters: transcription factors for nicotine biosynthesis in tobacco (2013)
  • 著者名/発表者名: Shoji, T and Hashimoto, T.
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 巻: 30 ページ: 217-224
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-functionalization of two CYP82E nicotine N-demethylase genes abolishes nornicotine formation in Nicotiana langsdorffii (2012)
  • 著者名/発表者名: Pakdeechanuan P, Teoh S, Shoji T, Hashimoto T
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 12 ページ: 2038-2046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Root-to-shoot translocation of alkaloids is dominantly suppressed in Nicotiana alata (2012)
  • 著者名/発表者名: Pakdeechanuan P, Shoji T, Hashimoto T
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 53 ページ: 1247-1254
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA binding and transcriptional activation properties of tobacco NIC2-locus ERF189 and related proteins (2012)
  • 著者名/発表者名: Shoji T & Hashimoto T
  • 雑誌名: Plant Biotechnol. 巻: 29 ページ: 3542-3545
  • 査読あり
• [雑誌論文] Root-to-shoot translocation of alkaloids is dominantly suppressed in Nicotiana alata (2012)
  • 著者名/発表者名: Pakdeechanuan P, Shoji T, Hashimoto T
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 53 ページ: 1247-1254
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-functionalization of two CYP82E nicotine N-demethylase genes abolishes nornicotine formation in Nicotiana langsdorffii (2012)
  • 著者名/発表者名: Pakdeechanuan P, Teoh S, Shoji T, Hashimoto T
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 53 ページ: 2038-2046
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA-binding and transcriptional activation properties of tobacco NIC2-locus ERF189 and related transcription factors. (2012)
  • 著者名/発表者名: Shoji T, Hashimoto T
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 巻: 29 ページ: 35-42
  • 査読あり
• [雑誌論文] ニコチン生合成のマスター転写因子 (2011)
  • 著者名/発表者名: 庄司翼, 橋本隆
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 11 ページ: 778-783
  • NAID: 10029873661
  • 査読あり
• [雑誌論文] ニコチン生合成のマスター遺伝子:低ニコチン変異体からのアプローチ (2011)
  • 著者名/発表者名: 庄司翼, 橋本隆
  • 雑誌名: BSJ-Review 巻: 2 ページ: 30-37
• [雑誌論文] Recruitment of a duplicated primary metabolism gene into the nicotine biosynthesis regulon in tobacco (2011)
  • 著者名/発表者名: Shoji T, Hashimoto T
  • 雑誌名: Plant J 巻: 67 ページ: 949-959
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tobacco MYC2 regulates jasmonate-inducible nicotine biosynthesis genes directly and by way of the NIC2-locus ERF genes. (2011)
  • 著者名/発表者名: Shoji T, Hashimoto T
  • 雑誌名: Plant Cell & Physiology 巻: 52 ページ: 1117-1130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vacuole-localized berberine bridge enzyme-like proteins are required for a late step of nicotine biosynthesis in tobacco. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kajikawa M, Shoji T, Katoh A, Hashimoto T
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 155 ページ: 2010-2022
  • 査読あり
• [雑誌論文] ニコチン生合成のマスター転写因子 (2011)
  • 著者名/発表者名: 庄司翼、橋本隆
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 49 ページ: 778-783
  • NAID: 10029873661
  • 査読あり
• [雑誌論文] ニコチン生合成のマスター遺伝子：低ニコチン変異体からのアプローチ (2011)
  • 著者名/発表者名: 庄司翼、橋本隆
  • 雑誌名: BSJ-Review 巻: 2 ページ: 30-37
  • 査読あり
• [学会発表] タバコNicotine Uptake Permease transporterの機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤啓太, 庄司翼, 士反伸和, 橋本隆
  • 学会等名: 2013年度日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山市
  • 年月日: 2014-03-23
• [学会発表] Salt-induced expression of NICOTINE2-locus genes encoding ETHYLENE RESPONSE FACTOR family transcription factors in tobacco (2014)
  • 著者名/発表者名: 庄司翼, 橋本隆
  • 学会等名: 2013年度日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山市
  • 年月日: 2014-03-23
• [学会発表] Regulation of alkaloid biosynthesis : evolutionary perspectives (2013)
  • 著者名/発表者名: Shoji T
  • 学会等名: 奈良先端未来開拓コロキウム(Deep impact of plant metabolism : going beyond diversity)
  • 発表場所: 生駒市
  • 年月日: 2013-11-22
• [学会発表] アミン酸化酵素MPO1とDAO(MPO2)の機能と分子進化 (2013)
  • 著者名/発表者名: Maliwan Naconsie, 加藤啓太, 庄司翼, 橋本隆
  • 学会等名: 2013年度日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2013-09-08
• [学会発表] Characterization of tobacco MPO2 reveals the function in polyamine catabolism, rather than nicotine biosynthesis by its homolog MPO1 (2013)
  • 著者名/発表者名: Maliwan Naconsie, 庄司翼, 橋本隆
  • 学会等名: 2013年度日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] Cross-talk between JA and auxin in nicotine metabolism in tobacco (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤啓太, 庄司翼, 士反伸和, 橋本隆
  • 学会等名: 2012年度日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] トマトNIC2型転写因子はどの代謝経路を標的とするのか? (2013)
  • 著者名/発表者名: 庄司翼, 西川渉太, 中林亮, 鈴木実, 河本晃一, 野中聡子, 松倉千昭, 斉藤和季, 橋本隆
  • 学会等名: 2012年度日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] Inactivation of two CYP82E nicotine N-demethylase genes abolishes nornicotine formation in Nicotiana langsdorffii (2012)
  • 著者名/発表者名: Seddon Teoh, Pathaalaporn Packdeenacaun, 庄司翼, 橋本隆
  • 学会等名: 2012年度日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 生駒市
  • 年月日: 2012-08-04
• [学会発表] タバコ植物におけるPurine Permease Like transporterの機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤啓太, 庄司翼, 士反伸和, 橋本隆
  • 学会等名: 2012年度日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 生駒市
  • 年月日: 2012-08-04
• [学会発表] 化学防御に関わるERF転写因子の進化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄司翼, 橋本隆
  • 学会等名: 2012年度日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 生駒市
  • 年月日: 2012-08-04
• [学会発表] タバコのニコチン蓄積と発現制御に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄司翼
  • 学会等名: 2012年度日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 生駒市(受賞講演)
  • 年月日: 2012-08-04
• [学会発表] NIC2型転写因子のトマトにおける標的代謝系の検索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄司翼
  • 学会等名: 2012年度日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 生駒市
  • 年月日: 2012-08-04
• [学会発表] Jasmonate-induced nicotine biosynthesis in tobacco (2012)
  • 著者名/発表者名: Shoji T
  • 学会等名: Workshop sponsored by IPSR "Jasmatate signaling and plant defense against insect herbivores"(招待講演)
  • 発表場所: 岡山県倉敷市
  • 年月日: 2012-02-24
• [学会発表] Jasmatate signaling and plant defense against insect herbivores (2012)
  • 著者名/発表者名: Shoji T
  • 学会等名: Jasmonate-induced nicotine biosynthesis in tobacco Workshop sponsored by IPSR
  • 発表場所: 倉敷市
  • 年月日: 2012-02-11
• [学会発表] タバコMYC2によるニコチン生合成制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄司翼、橋本隆
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都府京都市
• [学会発表] Purine Permease -Like transporters facilitate nicotine uptake in tobacco roots (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤啓太、庄司翼、士反伸和、橋本隆
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都府京都市
• [学会発表] ２つの転写因子によるニコチン生合成制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄司翼、橋本隆
  • 学会等名: 日本農芸化学学会
  • 発表場所: 京都府京都市
• [学会発表] タバコアルカロイド生合成のマスター転写因子 (2011)
  • 著者名/発表者名: 庄司翼
  • 学会等名: 日本植物学会(招待講演)
  • 発表場所: 東京都世田谷区
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] 一次代謝系遺伝子のニコチン生合成レギュロンへの取り込み (2011)
  • 著者名/発表者名: 庄司翼、橋本隆
  • 学会等名: 日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 福岡県博多市
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] Novel genes involved in nicotine biosynthesis in tobacco (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤啓太、Teoh Seddon, 庄司翼、梶川昌考、原田和生、平田収正、橋本隆
  • 学会等名: 日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 福岡県博多市
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] ニコチン生合成の分子制御：変異体からのアプローチ (2011)
  • 著者名/発表者名: 庄司翼
  • 学会等名: 形質転換植物デザイン研究拠点公開シンポジウム2、形質転換植物のデザイン：基礎研究から実用化に向けて(招待講演)
  • 発表場所: 東京都台東区
  • 年月日: 2011-07-12
• [学会発表] Regulation of alkaloid biosynthesis: evolutionary perspectives
  • 著者名/発表者名: 庄司翼
  • 学会等名: 奈良先端未来開拓コロキウム(Deep impact of plant metabolism: going beyond diversity)
  • 発表場所: 生駒市
  • 招待講演
• [図書] ATP-binding cassette and multidrug and toxic compound extrusion transporters in plants : a common theme among diverse detoxification mechanisms (2014)
  • 著者名/発表者名: Shoji T
  • 出版者: Int. Rev. Cell Mol. Biol.
• [図書] Polyamine-derived alkaloids in plants : molecular elucidation of biosynthesis. In Polyamines, a universal molecular nexus for growth, survival and specialized metabolism (2014)
  • 著者名/発表者名: Shoji T & Hashimoto T
  • 出版者: Springer(印刷中)
• [図書] Herbaceous Plants: Cultivation Methods, Grazing and Enviromental Impacts (2014)
  • 著者名/発表者名: Shoji, T and Hashimoto, T.
  • 総ページ数: 29
  • 出版者: Nova Biomedical
• [図書] Biosynthesis and regulation of tobacco alkaloids In Herbaceous Plants : Cultivation Methods, Grazing and Enviromental Impacts (2013)
  • 著者名/発表者名: Shoji T & Hashimoto T
  • 出版者: Nova Biomedical
• [図書] Jasmonate-responsive transcription factors : new tools for metabolic engineering and gene discovery. In Biotechnology for Medicinal Plants : Micropropagation and Improvement (2012)
  • 著者名/発表者名: Shoji T & Hashimoto T
  • 出版者: Springer
• [図書] Plant Metabolism and Biotechnology (2011)
  • 著者名/発表者名: Shoji T, Hashimoto T
  • 出版者: Nicotine biosynthesis
• [備考]