• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実施状況報告書

シロイヌナズナにおける新奇ストリゴラクトン生合成遺伝子の機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 16K18560
研究機関宇都宮大学

研究代表者

米山 香織  宇都宮大学, 学内共同利用施設等, 学振特別研究員 (20769997)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードストリゴラクトン / 地上部枝分れ抑制ホルモン / LBO
研究実績の概要

本研究では、植物の枝分れ抑制ホルモンであるストリゴラクトン(SL)の生合成経路の解明を目的として行っている。SL生合成酵素MAX1の機能に関しては、カーラクトン(CL)の水酸化体から新奇SL化合物への変換を発見した。MAX1酵素の下流で働くと考えられているLBO酵素の機能に関して、カーラクトン産メチルから水酸化カーラクトン酸メチル(MeCLA)への変換を発見した。更に、水酸化CLおよび水酸化MeCLAは植物内生として存在していることを明らかにした。これらの研究成果は、SL生合成経路の全貌の解明に重要な知見を提供することとなった。研究成果は、国内学会に限らず、国際学会においても積極的に発表を行った。LBO酵素の研究成果に関しては、クイーンズランド大学との共同研究としてPNASに掲載された。

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

シロイヌナズナのストリゴラクトン生合成遺伝子MAX1は、カーラクトン(CL)からカーラクトン酸(CLA)への変換を触媒することを既に報告している。その後、CLに水酸基が導入された5つのOH-CLを基質として酵素機能を調べたところ、4-OH-CLのみがSLの構造に特徴的な97のフラグメントをもつ代謝物を生成することがわかった。また、4-OH-CLは、シロイヌナズナMAX1欠損変異体に蓄積していることも明らかにした。
シロイヌナズナの新奇SL生合成遺伝子LBOは、カーラクトン酸メチル(MeCLA)を基質とし、[MeCLA+16 Da]という代謝物を2-オキソグルタル酸依存的に生成することをまず明らかにした。代謝実験を繰り返し、NMRを使った構造決定をめざしたが、構造的に不安定であるため構造解析にまでいたらなかった。そこで、重水素ラベル体を使った投与実験により間接的に構造決定をめざしたところ、[MeCLA+16 Da]は、hydroxyMeCLAであることが明らかとなった。

今後の研究の推進方策

LBOは、MeCLAを基質にしてhydroxyMeCLAを生成することが明らかになったが、このhydroxyMeCLAは構造的に不安定であるため、合成が不可能である。そのため、当初予定していた、LBO代謝物を使った地上部枝分れ抑制活性試験などを行うことができない。そこで、LBO欠損変異体のSL内生量を精査することにより、MeCLA以外の基質候補物質を探す。その基質を使ってLBOの代謝実験を行い代謝物の構造決定をめざす。また、LBO遺伝子を組み込んだアグロバクテリウムを使ってNicothiana bentamianaの葉に一過的にLBOを過剰発現させ、その機能を調べる。

次年度使用額が生じた理由

共同研究先であるクイーンズランド大学(オーストラリア)に訪問予定であったが、3月に開催された国際ストリゴラクトン学会で研究打合せを行うことができたためオーストラリア訪問をキャンセルした。

次年度使用額の使用計画

新たに共同研究のパートナーとなった北海道大学を訪問するなど、旅費に使用する。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] The University of Queensland(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      The University of Queensland
  • [雑誌論文] LATERAL BRANCHING OXIDOREDUCTASE acts in the final stages of strigolactone biosynthesis in Arabidopsis2016

    • 著者名/発表者名
      Phillip B Brewer, Kaori Yoneyama et al
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA

      巻: 113 ページ: 6301-6306

    • DOI

      10.1073/pnas.1601729113

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] シロイヌナズナにおける新奇ストリゴラクトン生合成酵素LBOの機能解析2016

    • 著者名/発表者名
      米山香織
    • 学会等名
      植物化学調節学会
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      2016-10-28 – 2016-10-30
  • [学会発表] BIOCHEMICAL CHARACTERLIZATION OF LATERAL BRANCHING OXIDOREDUCTASE INVOLVING STRIGOLACTONE BIOSYNTHESIS IN ARABIDOPSIS2016

    • 著者名/発表者名
      Kaori Yoneyama
    • 学会等名
      Congress on International Plant Growth Substances
    • 発表場所
      トロント、カナダ
    • 年月日
      2016-06-21 – 2016-06-25
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi