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イネ粒重抑制酵素のアンタゴニストは玄米収量を向上させるか?

研究課題

研究課題/領域番号 23KJ1979
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金
応募区分国内
審査区分 小区分39020:作物生産科学関連
研究機関東洋大学

研究代表者

赤羽根 健生  東洋大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2023-04-25 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2024年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2023年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードイネ / 粒重 / 阻害剤 / 薬剤探索
研究開始時の研究の概要

イネ粒重抑制酵素であるTGW6の遺伝的機能喪失は、葉鞘でのデンプン蓄積量を向上させるほか、胚乳細胞数の増加を介して玄米サイズを向上させ、圃場での玄米収量を増加させる。本研究では、TGW6の特異的阻害剤 (アンタゴニスト) を用いて、TGW6の化学的制御が農業形質に与える効果を評価する。これまでに取得済みの候補化合物の情報をもとに、様々な化合物ライブラリーを用いた新規候補化合物の大規模探索を行い、より有効な化合物を選抜する。得られた新規候補化合物がイネのソース能やシンクサイズに与える効果を測定することにより、TGW6アンタゴニストの作物生産における有効性を検証する。

研究実績の概要

イネ粒重抑制酵素であるTGW6は、機能喪失によって葉鞘のデンプン蓄積量を増加させるほか、玄米サイズを向上させる。本研究では、TGW6の特異的阻害剤を探索し、TGW6の化学的制御がイネの農業形質に与える影響を調査する。本年度は、阻害剤候補がイネのソース能およびシンクサイズに与える効果の測定と、新規候補化合物の探索を実施した。化合物を処理したイネでは、対照区と比較して葉鞘におけるデンプン蓄積量が顕著に増加したほか、粒長ならびに粒重が有意に向上したことが確認された。また、計算化学ソフトウェアを使用し、既存の低分子化合物ライブラリーから、TGW6に対する結合活性が良好であることが予測された10種の新規化合物が選抜された。

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

当初の研究計画通り、新規候補化合物の選抜を実施したほか、イネ個体を用いた既得候補化合物の評価を行うことができた。一方で、新規候補化合物を委託合成した際、予定よりも合成期間が長期化したため、それらの評価解析までは至らなかった。

今後の研究の推進方策

本年度に取得した新規候補化合物の生化学的な評価解析を行い、TGW6分子に対する薬剤活性を調査する。さらに、イネ個体への処理実験を行い、葉鞘のデンプン蓄積量や玄米サイズへの影響を評価していく。

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] THOUSAND-GRAIN WEIGHT 6, which is an IAA-glucose hydrolase, preferentially recognizes the structure of the indole ring2024

    • 著者名/発表者名
      Tatsuki Akabane, Nobuhiro Suzuki, Kazuyoshi Ikeda, Tomoki Yonezawa, Satoru Nagatoishi, Hiroyoshi Matsumura, Takuya Yoshizawa, Wataru Tsuchiya, Satoshi Kamino, Kouhei Tsumoto, Ken Ishimaru, Etsuko Katoh and Naoki Hirotsu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 14 号: 1 ページ: 6778-6778

    • DOI

      10.1038/s41598-024-57506-z

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cooperation of an external carbonic anhydrase and HCO3? transporter supports underwater photosynthesis in submerged leaves of the amphibious plant <i>Hygrophila difformis</i>2023

    • 著者名/発表者名
      Horiguchi Genki、Oyama Ryoma、Akabane Tatsuki、Suzuki Nobuhiro、Katoh Etsuko、Mizokami Yusuke、Noguchi Ko、Hirotsu Naoki
    • 雑誌名

      Annals of Botany

      巻: 133 号: 2 ページ: 287-304

    • DOI

      10.1093/aob/mcad161

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] X-ray crystallography for the drug discovery toward a grain weight limiting enzyme2023

    • 著者名/発表者名
      Tatsuki AKABANE, Nobuhiro SUZUKI, Etsuko KATOH, Wataru TSUCHIYA and Naoki HIROTSU
    • 雑誌名

      Photon Factory Activity Report

      巻: 40 ページ: 48-48

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] イネの玄米収量を向上させるTGW6阻害剤の探索2024

    • 著者名/発表者名
      赤羽根健生、市川円香、石丸健、加藤悦子、廣津直樹
    • 学会等名
      日本作物学会第257回講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Drug discovery for designing an INO1 antagonist to decrease phytic acid content in rice2024

    • 著者名/発表者名
      赤羽根健生、神野智司、池田和由、米澤朋起、加藤悦子、廣津直樹
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Drug discovery approach of TGW6 antagonist for improving the yield in rice2023

    • 著者名/発表者名
      Tatsuki Akabane, Madoka Ichikawa, Kazuyoshi Ikeda, Tomoki Yonezawa, Satoru Nagatoishi, Kouhei Tsumoto, Etsuko Katoh and Naoki Hirotsu
    • 学会等名
      International Rice Congress 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TGW6の遺伝的機能喪失とオーキシンを介したデンプン代謝の関係2023

    • 著者名/発表者名
      赤羽根健生、川和信一郎、野口雅弘、堀口元気、石丸健、廣津直樹
    • 学会等名
      日本作物学会第256回講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] イネ粒重抑制酵素の阻害剤開発に向けた薬剤探索2023

    • 著者名/発表者名
      赤羽根健生、池田和由、米澤朋起、廣津直樹、加藤悦子
    • 学会等名
      第23回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

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公開日: 2023-04-26   更新日: 2024-12-25  

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