ベタレイン合成酵素遺伝子の探索と非ナデシコ属植物での発現解析

• 研究課題/領域番号: 24657026
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 小関 良宏 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50185592)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: ベタレイン / オシロイバナ / Mirabilis jalapa / L-DOPA / cyclo-DOPA / CYP76AD3 / トランスポゾン / アントシアニン / ナデシコ属植物 / DOPA

研究概要

未解明のベタレイン生合成系に関わる酵素遺伝子を明らかにするため、オシロイバナ花被について RNA-seq 解析を行なった。特に生合成系の初発の酵素であるチロシンからL-DOPAを合成するステップに注目し、9つの候補酵素cDNAを得た。その中でも赤ビートにおいてL-DOPAからcyclo-DOPAを合成する酵素として報告されたCYP76AD1のホモログであるCYP76AD3について、そのゲノム構造を決定した。さらに黄色地に赤色の斑が入る品種においてCYP76AD3遺伝子にトランスポゾンdTmj1が挿入されていること、これが離脱することによって斑入り模様が生じることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Genetic engineering of yellow betalain pigments beyond the species barrier. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakatsuka, T., Yamada, E., Takahashi, H., Imamura, T., Suzuki, M., Ozeki, Y., Tsujimura, I., Saito, M., Sakamoto, Y., Sasaki, N. and Nishihara, M.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 号: 1 ページ: 1970-1970
  • DOI: 10.1038/srep01970
  • 査読あり
• [雑誌論文] An active hAT transposable element causing bud mutation of carnation by insertion into flavonoid 3'-hydoroxylase gene (2013)
  • 著者名/発表者名: Momose, M., Nakayama, M., Itoh, Y., Umemoto, N., Toguri, T. and Ozeki, Y
  • 雑誌名: Mol. Gen. Genomics 巻: 288(3) 号: 3-4 ページ: 175-184
  • DOI: 10.1007/s00438-013-0742-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crossbreeding of a metallic color carnation and diversification of the peculiar coloration by ion-beam irradiation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Okamura, M., Nakayama, M., Umemoto, N., Cano, E. A., Hase, Y., Nishizaki, Y., Sasaki, N. and Ozeki, Y.
  • 雑誌名: Euphytica 巻: 191 号: 1 ページ: 45-56
  • DOI: 10.1007/s10681-012-0859-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acyl-glucose-dependent glucosyltransferase catalyzes the final step of an thocyanin formation in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Taira Miyahara
  • 雑誌名: Journal of Plant Physiology 巻: 170(6) 号: 6 ページ: 619-624
  • DOI: 10.1016/j.jplph.2012.12.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assessment of the salt tolerance and environmental biosafety of Eucalyptus camaldulensis harboring a mangrin transgene. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yu, X., A. Kikuchi, T. Shimazaki, A. Yamada, Y. Ozeki, E. Matsunaga, H. Ebinuma, K. N. Watanabe
  • 雑誌名: J. Plant. Res. 巻: 126 号: 1 ページ: 141-150
  • DOI: 10.1007/s10265-012-0503-9
  • NAID: 10031145623
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of sodium stearoyl lactylates in foods using HPLC after derivatization with 2-nitrophenyl hydrazine. (2013)
  • 著者名/発表者名: Mikawa, T.
  • 雑誌名: Jpn. J. Food Chem. Safety 巻: 19 ページ: 178-184
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of signal enhancement techniques using DNA microarrays for screening GM crops. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ito, A.
  • 雑誌名: Jpn. J. Food Chem. Safety 巻: 19 ページ: 141-148
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of volatile halogenated compounds in fresh-cut cabbage treated with sodium hypochlorite. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kubota, H.
  • 雑誌名: Jpn. J. Food Chem. Safety 巻: 19 ページ: 94-103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterologous expression of a plant RelA-SpoT homologue results in increased stress tolerance in Saccharomyces cerevisiae by accumulation of the bacterial alarmone ppGpp (2012)
  • 著者名/発表者名: Ochi K, Nishizawa T, Inaoka T, Yamada A, Hashimoto K, Hosaka T, Okamoto S, Ozeki Y
  • 雑誌名: Microbiology 巻: 158 号: 8 ページ: 2213-2224
  • DOI: 10.1099/mic.0.057638-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation of an acyl-glucose-dependent anthocyanin 7-0-glucosyltransferase from the monocot Agapanthus africanus (2012)
  • 著者名/発表者名: Taira Miyahara
  • 雑誌名: Journal of Plant Physiology 巻: 169 号: 13 ページ: 1321-1326
  • DOI: 10.1016/j.jplph.2012.05.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of the <i>glutathione</i> S-<i>transferase</i> gene responsible for flower color intensity in carnations (2012)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, N., Nishizaki, Y., Uchida, Y., Wakamatsu, E., Umemoto, N., Momose, M., Okamura, M., Yoshida, H., Yamaguchi, M., Nakayama, M., Ozeki, Y. and Itoh, Y
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 29 号: 3 ページ: 223-227
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.12.0120a
  • NAID: 10030804543
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tandemly arranged chalcone synthase A genes contribute to the spatially regulated expression of siRNA and the natural bicolor floral phenotype in Petunia hybrida (2012)
  • 著者名/発表者名: Morita Y, Saito R, Ban Y, Tanikawa N, Kuchitsu K, Ando T, Yoshikawa M, Habu Y, Ozeki Y, Nakayama M
  • 雑誌名: PLANT JOURNAL 巻: 70 号: 5 ページ: 739-749
  • DOI: 10.1111/j.1365-313x.2012.04908.x
  • 査読あり
• [学会発表] オシロイバナにおけるベタレイン生合成に関わるCYP76AD3遺伝子のゲノム構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木万理子、徳本廣子、宮原平、佐々木伸大、小関良宏
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] オシロイバナにおけるベタレイン生合成に関わる CYP76AD3 遺伝子のゲノム構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木万理子、徳本廣子、宮原 平、佐々木伸大、小関良宏
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス
• [学会発表] オシロイバナにおけるベタレイン色素合成に関わるCYP76AD3遺伝子のゲノム構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木万里子、小関良宏、佐々木伸大
  • 学会等名: 第30回日本植物細胞分子生物学会(札幌)大会・シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構
  • 年月日: 2013-09-10
• [学会発表] タバコ培養細胞BY-2を用いたベタレイン色素合成系の確立 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中塚貴司、佐々木伸大、山田恵理、藤田晃平、高橋秀行、今村智弘、鈴木万里子、小関良宏、辻村郁子、齋藤美沙、坂本裕一、西原昌宏
  • 学会等名: 第30回日本植物細胞分子生物学会(札幌)大会・シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構
  • 年月日: 2013-09-10
• [学会発表] オシロイバナのベタレイン合成変異体におけるシトクロムP450遺伝子のゲノム構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木万里子、小関良宏、佐々木伸大
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構
• [学会発表] オシロイバナのベタレイン合成変異体におけるシトクロム P450 遺伝子のゲノム構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木万里子、小関良宏、佐々木伸大
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構
• [学会発表] タバコ培養細胞 BY-2 を用いたベタレイン色素合成系の確立 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中塚貴司、佐々木伸大、山田恵理、藤田晃平、高橋秀行、今村智弘、鈴木万里子、小関良宏、辻村郁子、齋藤美沙、坂本裕一、西原昌宏
  • 学会等名: 日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構
• [学会発表] オシロイバナにおけるベタレイン色素合成に関わる CYP76AD3 遺伝子のゲノム構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木万里子、小関良宏、佐々木伸大
  • 学会等名: 日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構
• [学会発表] イオンビーム照射カーネーション花色変異株の F3’H 遺伝子の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本悠加
  • 学会等名: 園芸学会平成 25 年度春季大会
  • 発表場所: 東京農工大学小金井キャンパス
• [学会発表] 赤色系デルフィニウムにおける F3’5’H 遺伝子の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木伸大
  • 学会等名: 園芸学会平成 25 年度春季大会
  • 発表場所: 東京農工大学小金井キャンパス
• [学会発表] デルフィニウムのポリアシル化アントシアニン生合成に関わるアシルグルコース依存型アントシアニン配糖化酵素遺伝子の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西崎雄三
  • 学会等名: 園芸学会平成 25 年度春季大会
  • 発表場所: 東京農工大学小金井キャンパス
• [学会発表] デルフィニウムのポリアシル化アントシアニン生合成に関与する修飾酵素の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西崎雄三
  • 学会等名: 第 30 回日本植物細胞分子生物学会（生駒）大会
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるアシルグルコース依存型アントシアニン配糖化酵素活性の検出 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮原 平
  • 学会等名: 第 30 回日本植物細胞分子生物学会（生駒）大会
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学
• [学会発表] デルフィニウムにおける p-hydroxybenzoic acid 配糖化酵素についての報告 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木伸大
  • 学会等名: 第 30 回日本植物細胞分子生物学会（生駒）大会
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学
• [学会発表] Analysis of anthocyanin modification enzymes involved in synthesis of flower pigments in delphinium. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishizaki, Y.
  • 学会等名: 26th International Conference on Polyphenols.
  • 発表場所: University of Florence, Italy
• [学会発表] Isolation of an acyl-glucose-dependent anthocyanin glucosyltransferase from the monocot Agapanthus africanus and expression analysis of its homologous genes in Arabidopsis thaliana. (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyahara, T.
  • 学会等名: 26th International Conference on Polyphenols.
  • 発表場所: University of Florence, Italy
• [学会発表] Identification of acyl-glucose dependent anthocyanin glucosyltransferases in higher plant. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, N.
  • 学会等名: 26th International Conference on Polyphenols.
  • 発表場所: University of Florence, Italy
• [学会発表] 液胞内酵素によるアントシアニン修飾機構の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小関良宏
  • 学会等名: 第 8 回イオンビーム育種研究会
  • 発表場所: 高崎シティーギャラリー
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~ozeky/
• [備考] 小関・山田・宮原研究室ウェブサイト
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~ozeky/
• [備考] 小関・山田研究室
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~ozeky/