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2017 年度 実績報告書

菌類が関わる共生・寄生における化学コミュニケーションの解明

計画研究

研究領域化学コミュニケーションのフロンティア
研究課題/領域番号 17H06402
研究機関静岡大学

研究代表者

河岸 洋和  静岡大学, グリーン科学技術研究所, 教授 (70183283)

研究分担者 菅 敏幸  静岡県立大学, 薬学部, 教授 (10221904) [辞退]
稲井 誠  静岡県立大学, 薬学部, 助教 (20621626)
鈴木 智大  宇都宮大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (10649601)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2022-03-31
キーワード菌類 / 化学コミュニケーション / 共生 / 寄生
研究実績の概要

「菌類が関わる共生・寄生における化学コミュニケーションの解明」のため,3つの課題を行った。
1)フェアリーリングにおける植物とキノコの化学コミュニケーション: 芝生が輪状に周囲より色濃く繁茂し,後にその輪の上にキノコが発生する現象は「フェアリーリング」と呼ばれている。研究代表者らはフェアリーリング形成菌コムラサキシメジからシバ成長制御物質, AHXとICA,そしてAHXの植物体内での代謝産物AOHを発見した。その後,これら3化合物(fairy chemicals, FCsと略称)は調べた全ての植物にも内生していることを証明し,その生合成がプリン代謝における新しい経路によることを明らかにした。今年度は,植物におけるFCsの生合成・代謝経路の一部を解明し,新規代謝産物を発見した。さらに,これらの物質を産生する酵素を発見した。また,シバからはフェアリーリング形成菌コムラサキシメジに対して生育抑制活性を有する化合物を発見した。
2)マコモタケにおける化学コミュニケーション: イネ科植物マコモに黒穂菌が感染すると共生が始まり,菌糸が蔓延する部分は異常に肥大する。この肥大部分は,マコモタケと称し食されている。マコモタケは,花芽が形成されず実がならない。このことは,未知の制御物質が共生部分の肥大化と不稔を起こすと推定される。一方,黒穂菌は通常の培養では酵母状で増殖するが,マコモタケの中では菌糸を伸ばしている。今年度は,黒穂菌からの新規物質を発見した。
3) 冬虫夏草における化学コミュニケーション: 冬虫夏草とは,菌が昆虫などに感染し,最終的に昆虫体内から子実体が発生するものの総称である。感染メカニズムは未だ明らかになっていない。今年度は,冬虫夏草の1種サナギタケをカイコに人工的に感染させ,その感染過程を2次代謝産物レベルで検討した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

3小課題の全てにおいて以下のように計画以上に研究が進行した。
1)フェアリーリングにおける植物とキノコの化学コミュニケーション: 今年度は,植物におけるFCsの生合成・代謝経路を解明し,新規代謝産物を発見することを目指し,AHXとAOHの4つの代謝産物を発見した。これらは全て新規物質であった(Org. Lett., 20, 312-314, 2018)。さらに,これらの物質を産生する酵素を発見した(未発表データ)。また,シバからはフェアリーリング形成菌コムラサキシメジに対して生育抑制活性を有する化合物を発見した(日本きのこ学会誌,25, 141-144, 2018)。
2)マコモタケにおける化学コミュニケーション: 今年度は,黒穂菌を培養し,その培養液からの植物成長活性を有する新規物質2種を発見した(未発表データ)。
3) 冬虫夏草における化学コミュニケーション: 冬虫夏草とは,菌が昆虫などに感染し,最終的に昆虫体内から子実体が発生するものの総称である。感染メカニズムは未だ明らかになっていない。今年度は,冬虫夏草の1種サナギタケをカイコに人工的に感染させ,その感染過程を2次代謝産物レベルで検討した(未発表データ)。

今後の研究の推進方策

昨年度に引き続き,以下の研究を行う。
1)フェアリーリングにおける植物とキノコの化学コミュニケーション: FCsのさらなる推定経路を証明するために,その経路上の推定代謝産物を合成し,コムラサキシメジ,イネなどを用いてその存在の有無をLC-MS/MSによって検証する。また,FCsを処理したイネからFCsの代謝産物を単離・精製し,構造を決定し,それらの化合物の植物中での内生の有無を確認する。また,得られた生合成関連化合物の植物中での内生を確認するためのLC-MS/MSにおける分析条件を確立したため,それを用いて,各種植物の内生量を定量する。
2)マコモタケ(植物と菌との共生体)における化学コミュニケーション: 圃場でマコモタケを栽培し,得られたマコモタケを破砕後,上清と残渣に分ける。残渣をヘキサン,酢酸エチル,メタノール,水で順次抽出する。シャーレ中に濾紙を敷き,サンプル(黒穂菌,マコモタケ抽出物)を染みこませる。予め発芽させたレタスをその濾紙上に置き,培養後,地上部と根部の長さを測定し形状も観察する。一方,イネの培養細胞にサンプルを添加して培養し,細胞に対する効果を検討する。また,既に作成に成功しているマコモカルスにサンプルを添加し培養する。バイオアッセイの結果を指標に,各抽出物に対してHPLCなど各種クロマトグラフィーを駆使し,活性物質の単離を試みる。一方,昨年度に引き続き,雑草として自生するマコモ(未感染,時として自然に感染しマコモタケとして自生している場合がある)を大量に採集する。得られたマコモを破砕後,上清と残渣に分ける。残渣をヘキサン,酢酸エチル,メタノール,水,熱水で順次抽出する。得られたマコモ画分を液体培地に添加し,黒穂菌を培養し,菌糸形成活性を観察する。菌糸形成を指標に,マコモ分画物からHPLCなど各種クロマトグラフィーを駆使し,活性物質の単離を試みる。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 2件、 査読あり 13件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 6件)

  • [雑誌論文] シバAgrostis stolonifera由来のコムラサキシメジ菌糸体に対する生育抑制物質2018

    • 著者名/発表者名
      崔宰熏,呉静,伏見圭司,平井浩文,河岸洋和
    • 雑誌名

      日本きのこ学会誌

      巻: 25 ページ: 141-144

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bioactive compounds from the edible mushroom Cortinarius caperatus2018

    • 著者名/発表者名
      Ridwan, Y. A., Wu, J., Choi, J-H., Hirai, H., and Kawagishi, H.
    • 雑誌名

      Mycoscience

      巻: 59 ページ: 172-175

    • DOI

      10.1016/j.myc.2017.08.015

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The medicinal mushroom Grifola Gargal ameliorates Allergic bronchial asthma2018

    • 著者名/発表者名
      Harada, E., D’Alessandro-Gabazza, C. N., Toda, M., Morizono, T., Totoki, T., Yasuma, T., Nishihama, K., Kobayashi, T. Sumiya, Kawagishi, H., and Gabazza. E. C.
    • 雑誌名

      J. Med. Food

      巻: 21 ページ: 136-145

    • DOI

      10.1089/jmf.2017.4016

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] N-Glucosides of fairy chemicals, 2-azahypoxanthine and 2-aza-8-oxohypoxanthine, in rice2018

    • 著者名/発表者名
      Choi, J-H., Wu, J., Sawada, A., Takemura, H., Yogosawa, K., Hirai, H., Kondo, M., Sugimoto, K., Asakawa, T., Inai, M., Kan, T., and Kawagishi, H.
    • 雑誌名

      Org. Lett.

      巻: 20 ページ: 312-314

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.7b03736

    • 査読あり
  • [雑誌論文] きのこが産生する生体機能性物質に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      河岸洋和
    • 雑誌名

      日本きのこ学会誌

      巻: 25 ページ: 122-128

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plant growth regulators from the fruiting bodies of Tricholoma flavovirens2017

    • 著者名/発表者名
      Qiu, W., Kobori, H., Wu, J., Choi-H., Hira, H., and Kawagishi, H.
    • 雑誌名

      Biosci. Biotechnol. Biochem.

      巻: 81 ページ: 441-444

    • DOI

      10.1080/09168451.2016.1249453

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cytotoxic compounds against cancer cells from Bombyx mori inoculated with Cordyceps militaris2017

    • 著者名/発表者名
      Qiu, W., Wu, J., Choi-H., Hirai, H., Nishida, H., and Kawagishi, H.
    • 雑誌名

      Biosci. Biotechnol. Biochem.

      巻: 81 ページ: 1224-1226

    • DOI

      10.1080/09168451.2017.1289075

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plant growth regulators from the edible mushroom Leccinum extremiorientale2017

    • 著者名/発表者名
      Ito, A., Wu, J., Ozawa, N., Choi, J-H., Hirai, H., and Kawagishi, H.
    • 雑誌名

      Mycoscience

      巻: 58 ページ: 383-386

    • DOI

      10.1016/j.myc.2017.04.008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plant growth inhibitors from the culture broth of fairy ring-forming fungus Lepista sordida2017

    • 著者名/発表者名
      Ito, A., Choi, J-H., Wu, J., Tanaka, H., Hirai, H., and Kawagishi, H.
    • 雑誌名

      Mycoscience

      巻: 58 ページ: 387-390

    • DOI

      10.1016/j.myc.2017.05.001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gram-scale, stereoselective synthesis and biological evaluation of (+)-armillariol C2017

    • 著者名/発表者名
      Motati, D. R., Kobori, H., Mori, T., Wu, J. Kawagishi, H., and Watkins, E.
    • 雑誌名

      J. Nat. Prod.

      巻: 80 ページ: 2561-2565

    • DOI

      10.1021/acs.jnatprod.7b00484

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High-quality draft genome sequence of Burkholderia contaminans CH-1, a Gram-negative bacterium that metabolizes 2-azahypoxanthine, a plant growth-regulating compound2017

    • 著者名/発表者名
      Choi, J-H., Moriuchia, R., Sugiurac, H., Kawagishi, H, and Dohra, H.
    • 雑誌名

      Genome Announc.

      巻: 5 ページ: e01148-17

    • DOI

      10.1128/ genomeA.01148-17

    • 査読あり
  • [雑誌論文] キノコの毒2017

    • 著者名/発表者名
      橋本貴美子,河岸洋和
    • 雑誌名

      CLINICAL NEUROSCIENCE

      巻: 35 ページ: 1427-1431

    • 査読あり
  • [雑誌論文] フェアリー化合物は植物ホルモンか?2017

    • 著者名/発表者名
      河岸洋和
    • 雑誌名

      植物の生長調節

      巻: 52 ページ: 78-84

    • 査読あり
  • [学会発表] キノコと植物をつなぐ活性分子2018

    • 著者名/発表者名
      河岸洋和
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会(名古屋)シンポジウム 「アグリケミストリー:生命をつなぐ活性分子とその応用」
    • 招待講演
  • [学会発表] フェアリーリングを引き起こす小さな分子2018

    • 著者名/発表者名
      河岸洋和
    • 学会等名
      日本薬学会第138年会シンポジウム 「天然物パワー5:生物現象を制御する天然分子」
    • 招待講演
  • [学会発表] フェアリーリングの化学的解明とそのフェアリーの農業への応用への可能性2017

    • 著者名/発表者名
      河岸洋和
    • 学会等名
      糸状菌遺伝子研究会第38回例会
    • 招待講演
  • [学会発表] キノコが農業を変える? フェアリー化合物の発見とその応用展開2017

    • 著者名/発表者名
      河岸洋和
    • 学会等名
      第4 1 回九州紙パルプ研究会講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] フェアリー化合物を用いた新規植物成長調節剤の創製2017

    • 著者名/発表者名
      河岸洋和
    • 学会等名
      第6回JACI/GSCシンポジウム(
    • 招待講演
  • [学会発表] フェアリーリングの謎を化学で解く2017

    • 著者名/発表者名
      河岸洋和
    • 学会等名
      Visionary 農芸化学100 シンポジウム 天然物化学領域 第1回「生命現象に介在する天然物の化学」
    • 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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