針葉樹心材形成の培養細胞によるシミュレーション

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08456090
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 坂井 克己 九州大学, 農学部, 教授 (30015656)
• 研究分担者: 藤田 弘穀 九州大学, 農学部, 助手 (90264100) ; 近藤 隆一郎 九州大学, 農学部, 助教授 (80091370)
• キーワード: 針葉樹 / 心材成分 / 培養細胞 / ヒノキチオール / Cupressus lusitanica / エリシター / メバロン酸経路 / 非メバロン酸経路

研究概要

(i)培養細胞による心材成分の産生とそれに及ぼす培養条件の影響:針葉樹として本年度は、ヒノキ科のCupressus lusitanicaの培養細胞による心材成分ヒノキチオールの生産性に影響する要因を明らかにしようとした。カルスを懸濁培養に移し、細胞成長とヒノキチオール生産の良好な培養条件を求めた。スクロース20g/L、BAP 10^<-5>mM,NAA10^<-2>mMを含むGamborg B5培地(但しFe^<2+>は1/10濃度)中で3週間培養すると細胞は6〜7倍成長した。一方、B5培地を1/10に希釈してFe^<2+>のみを2.5倍濃度にし、エリシターを添加した培地では、3〜7日間で細胞1g(乾重)あたり15〜25mgのヒノキチオールが生産された。
(ii)心材成分生合成酵素の単離と特性解明: 上の結果から、形成層代謝に相当する細胞増殖に必要な条件と心材成分生合成に関連する二次代謝の要因とはかなり明確に異なることが明らかになった。そこで、心材成分合成を行いつつある細胞から酵素を単離しようと試みたが成功しなかった。さらにトレーサーを用いるアッセイ系を改良する必要がある。
(iii)心材成分前駆体の合成と投与: 樹木細胞内での心材成分合成の経路を知ることは、学術的に重要であり、生合成遺伝子の導入により、成長が早くて腐りにくい樹種の創製にも発展する可能性がある。そこで、ヒノキチオール生合成の経路の研究を行った。生産条件下でC.lusitanica細胞は4〜7日という短期間で^<14>C-メバロン酸から^<14>C-ヒノキチオールを生産した。したがってメバロン酸経路の寄与が確認された。しかし、^<14>Cの取込率が小さいことや、^<13>C-グルコース投与実験における各炭素の標識パターンの結果との関係などから、非メバロン酸経路の可能性も残されている。

研究成果

• [文献書誌] R.Itose and K.Sakai: "Improved Culture Conditions for the Production of β-Thujaplicin by Suspension Cell Cultures of Cupressus lusitanica." Plant Biotechnol.14・3. 163-167 (1997)
• [文献書誌] K.Sakai,T.Yamaguchi and R.Itose: "Biosynthesis of a Heartwood Tropolone,β-Thujaplicin" Mokuzai Gakkaishi. 43・8. 696-698 (1997)
• [文献書誌] K.Shimizu,R.Kondo and K.Sakai: "A Stilbene Derivative from Artocarpus incisus" Phytochemistry. 45(6). 1297-1298 (1997)
• [文献書誌] K.Matsui,Y.Tsutsumi and K.Sakai: "Kinetic Study of Lignol-Specific Peroxidase Isoenzymes from Populus Callus Cultures" Mokuzai Gakkaishi. 43(9). 778-784 (1997)
• [文献書誌] T.Yamaguchi,R.Itose and K.Sakai: "Biosynthesis of a Heartwood Tropolones I.Incorporation of Mevalonate and Acetate into β-Thujaplicin (Hinokitiol)of Cupressus lusitanica. Cell Cultures" J.Fac.Agr.,Kyushu Univ.42(1/2). 131-138 (1997)
• [文献書誌] 藤田弘毅,坂井克己: "Cupressus lusitanica.培養細胞におけるヒノキチオールの生合成-メバロン酸経路の確認-" 第47回日本木材学会高知発表要旨集. 17 (1997)
• [文献書誌] 山口 崇,藤田弘毅,坂井克己: "Cupressus lusitanica.培養細胞を用いたヒノキチオール生合成経路の解明" 第47回日本木材学会高知発表要旨集. 18 (1997)
• [文献書誌] 藤田弘毅,坂井克己: "Cupressus lusitanica.培養細胞におけるヒノキチオールの生合成(II)-[2-13C]および[U-13C]グルコースを用いたトレーサー実験-(発表予定)" 第48回日本木材学会静岡. (1998)
• [文献書誌] 根本 聡,藤田弘毅,坂井克己: "ヒノキレジノールの幾何異性について(発表予定)" 第48回日本木材学会静岡. (1998)