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針葉樹二次代謝産物の腐朽菌による生物変換機構の網羅的解析

研究課題

研究課題/領域番号 23K21222
補助金の研究課題番号 21H02251 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分40020:木質科学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

堀 千明  北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (50722948)

研究分担者 飛松 裕基  京都大学, 生存圏研究所, 教授 (20734221)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2024年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
キーワード木材腐朽菌 / 針葉樹 / Wood decay fungi / Wood extractives / 担子菌 / 抽出成分 / 腐朽菌
研究開始時の研究の概要

樹木は樹皮や木部に抗菌性物質となる二次代謝産物を生産することにより、菌の侵入を防いでおり、特に針葉樹は大量に蓄積しているため腐朽されにくい。しか し針葉樹分解性白色腐朽菌Phlebiopsis giganteaは一早くこれら樹木防御を突破しコロニーを形成する(Hori et al. 2014 PLoS Genet.)。そこで本研究では、針葉樹二次代謝産物の本菌による変換過程を網羅的に明らかにすることで、本菌が樹木 防御を突破できる一因の解明へと繋げる。

研究実績の概要

樹木は樹皮や木部に抗菌性物質となる二次代謝産物を生産することにより、菌の侵入を防いでおり、特に針葉樹は大量に蓄積しているため腐朽されにくい。しかし針葉樹分解性白色腐朽菌Phlebiopsis giganteaは一早くこれら樹木防御を突破しコロニーを形成する(Hori et al. 2014 PLoS Genet.)。これまでの研究で、P. giganteaは針葉樹の抽出成分に豊富に含まれる二次代謝産物を生物変換する高い能力を保持している可能性を示した(Hori et al. 2014 PLoS Genet.; Iwata et al. 2020)。そこで本研究では、針葉樹二次代謝産物の本菌による変換過程を網羅的に明らかにすることで、本菌が樹木防御を突破できる一因の解明へと繋げる。
昨年度、伐採したばかりのマツから取り出した抽出成分のメタボローム解析法をGCMSによって確立し、本プラットフォームを利用する事で、マツ抽出成分および成分変換物を網羅的に解析した。今年度は、マツ抽出成分の中でも主要な成分を対象として、腐朽菌への成長阻害機能があるかどうかを確認した。さらに、P. giganteaの代謝産物を明らかにするための液体培養条件を検討することで、本菌が主要成分を消費していることを確認した。今後、本培養系を解析することで、変換物の同定や変換に関わる代謝や酵素を明らかにすることが可能となる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は研究室体制が大きく変化したにも関わらず、本課題の中心であった生物変換を観察する培養系を構築できており、概ね順調に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

今後は、構築した培養系を対象として、オミクス解析を適応することで代謝変換機構を明らかにしてく予定である。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Enhancement of secondary cell wall formation in poplar xylem using a self-reinforced system of secondary cell wall-related transcription factors.2022

    • 著者名/発表者名
      Nakano Y, Endo H, Gerber L, Hori C, Ihara A, Sekimoto M, Matsumoto T, Kikuchi J, Ohtani M, Demura T
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Sciences

      巻: 13 ページ: 819360-819360

    • DOI

      10.3389/fpls.2022.819360

    • 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] Omics analyses and biochemical study of Phlebiopsis gigantea elucidate its degradation strategy of wood extractives2021

    • 著者名/発表者名
      Iwata Mana、Gutierrez Ana、Marques Gisela、Sabat Grzegorz、Kersten Philip J.、Cullen Daniel、Bhatnagar Jennifer M.、Yadav Jagjit、Lipzen Anna、Yoshinaga Yuko、Sharma Aditi、Adam Catherine、Daum Christopher、Ng Vivian、Grigoriev Igor V.、Hori Chiaki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 12528-12528

    • DOI

      10.1038/s41598-021-91756-5

    • 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] Transport-coupled ubiquitination of the borate transporter BOR1 for its boron-dependent degradation2020

    • 著者名/発表者名
      A. Yoshinari, T. Hosokawa, M. P. Beier, K. Oshima, Y. Ogino, C. Hori, T. E. Takasuka, Y. Fukao, T. Fujiwara and J. Takano
    • 雑誌名

      Plant Cell

      巻: 33(2) 号: 2 ページ: 420-438

    • DOI

      10.1093/plcell/koaa020

    • 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
  • [学会発表] きのこ由来リパーゼの新規機能を支えるタンパク質構造のダイナミクス解析2022

    • 著者名/発表者名
      堀千明
    • 学会等名
      北大部局横断シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 森林生態系の微生物による樹木分解機構の解明2022

    • 著者名/発表者名
      堀千明
    • 学会等名
      植物学会北日本支部会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多様な木材腐朽菌による樹木分解メカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      堀千明
    • 学会等名
      京都大学 RISH セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Identifying transcription factors that reduce wood recalcitrance and improve enzymatic degradation of xylem cell wall in Populus2021

    • 著者名/発表者名
      Hori C*, Takata N, Lam PY, Tobimatsu Y, Nagano S, Mortimer JC, Cullen D.
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Plant Cell Wall Biology
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] きのこ由来リパーゼの新規機能を支えるタンパク質構造のダイナミクス解析2021

    • 著者名/発表者名
      堀千明、久米田博之
    • 学会等名
      北大横断シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Aspergillus nidulans 由来新規ラムノガラクツロナンリアーゼの機能・構造解析2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木 裕満, 伊東 昂希, 酒井 杏匠, 堀 千明, 高須賀 太一, 加藤 雅士, 志水 元亨
    • 学会等名
      日本生物工学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] Use of novel highly functional lipase from Basidiomycetes2022

    • 発明者名
      Chiaki Hori
    • 権利者名
      Chiaki Hori
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-08-08  

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