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2018 年度 実績報告書

植物発生・器官サイズを制御するシトクロムP450酵素の遺伝生化学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 17H03746
研究機関吉備国際大学

研究代表者

桧原 健一郎  吉備国際大学, 農学部, 准教授 (10595713)

研究分担者 大西 利幸  静岡大学, 農学部, 准教授 (60542165)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードシトクロムP450 / CYP78遺伝子 / 植物発生 / 器官サイズ
研究実績の概要

植物発生・成長において重要な役割をもつシトクロムP450の1種であるCYP78遺伝子は、新たな植物ホルモンの生産に関与すると考えらているがそれらが生産する化合物やその物質から派生するシグナル伝達経路については全くわかっていない。本研究では、イネとシロイヌナズナを用い、CYP78が生産する化合物ならびにその下流で働く分子を特定し、CYP78を介した植物の成長制御機構について包括的に理解することを目的とする。
今年度は、イネの8つのCYP78遺伝子の発現量とパターンに着目して、詳細な発現解析を実施した。また、昨年度CRISPR-cas9システムを利用して作成したイネCYP78の単独変異体の表現型解析を行った。表現型解析と発現解析ならびに昨年度実施したSWAP実験の解析結果からイネCYP78A17を除く7つのイネCYP78A酵素間において活性には大きな差異はなく、局所的なPLA1、GE遺伝子の発現パターンが表現型が現れる主要因であることが明らかとなった。現在、様々な二重変異体や多重変異体の表現型について解析を進行させており、次年度以降に上記結果と多重変異体の表現型をまとめて論文を作成する予定である。
CYP78タンパク質の活性測定系の確立するため、シロイヌナズナKLU(CYP78A5)遺伝子を昆虫細胞で発現させ、少量ながら酵素活性を示すタンパク質の抽出を確認できた。さらに多くの量のタンパク質を安定的に作成できるように大腸菌を用いた系など試行を行っているところである。CYP78を介したシグナル伝達経路に関わる新規因子の同定を目指し、ge抑圧変異体として単離したher1、her2変異体の原因遺伝子の同定を行った。その結果、それぞれARF型転写因子、MATEトランスポーターをコードしていることが明らかとなった。次年度以降にそれらの遺伝子の発現解析や各変異体の表現型解析を進める予定である。

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

CYP78の機能や発現解析に関しては、当初計画通りに進展しており、一部の成果は論文作成の段階にまで到達している。CYP78タンパク質の生化学的解析において、昆虫細胞を用いた系ではアミノ酸配列の問題で活性を持つタンパク質の精製量が少ないという問題が発生しているが、他の手法(大腸菌、酵母)を用いて大量に獲得できるように計画内容に変更を加えて実施している。

今後の研究の推進方策

大半の実験計画においては当初の計画通りに進めていくと同時に得られた研究成果の論文化に向けてデータの取りまとめを進めていく。また、計画段階で実施予定であった昆虫細胞で発現させたCYP78タンパク質を用いた生化学的スクリーニングに関しては、現在進めている別の手法を用いた発現系の確立し、活性を示すCYP78タンパク質を大量に精製できる状況になった上で実施する予定である。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Overexpression of geraniol synthase induces heat stress susceptibility in Nicotiana tabacum.2019

    • 著者名/発表者名
      Hamachi A, Nisihara M, Saito S, Rim H, Takahashi H, Islam M, Uemura T, Ohnishi T, Ozawa R, Maffei ME, Arimura GI.
    • 雑誌名

      Planta

      巻: 249 ページ: 235-249

    • DOI

      10.1007/s00425-018-3054-z.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent advances in brassinosteroid biosynthetic pathway: insight into novel brassinosteroid shortcut pathway.2018

    • 著者名/発表者名
      Ohnishi T
    • 雑誌名

      J Pestic Sci.

      巻: 43 ページ: 159-167

    • DOI

      10.1584/jpestics.D18-040.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 「香り」や香気配糖体が織りなす化学防御システム-「香り」や香気配糖体が植物の身を守る-2018

    • 著者名/発表者名
      大西利幸
    • 雑誌名

      日本農薬学会誌

      巻: 43 ページ: 65-66

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of a Hexenal Reductase That Modulates the Composition of Green Leaf Volatiles.2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka T, Ikeda A, Shiojiri K, Ozawa R, Shiki K, Nagai-Kunihiro N, Fujita K, Sugimoto K, Yamato KT, Dohra H, Ohnishi T, Koeduka T, Matsui K.
    • 雑誌名

      Plant Physiol.

      巻: 178 ページ: 552-564

    • DOI

      10.1104/pp.18.00632.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Silkworms suppress the elease of green leaf volatiles by mulberry leaves with an enzyme from their pinnerets.2018

    • 著者名/発表者名
      Takai H, Ozawa R, Takabayashi J, Fujii S, Arai K, Ichiki RT, Koeduka T, Dohra H, Ohnishi T, Taketazu S, Kobayashi J, Kainoh Y, Nakamura S, Fujii T, Ishikawa Y, iuchi T, Katsuma S, Uefune M, Shimada T, Matsui K.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 8 ページ: 11942

    • DOI

      10.1038/s41598-018-30328-6.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 1-Octen-3-ol Is Formed from Its Glycoside during Processing of Soybean [Glycine max (L.) Merr.] Seeds.2018

    • 著者名/発表者名
      Matsui K, Takemoto H, Koeduka T, Ohnishi T.
    • 雑誌名

      J Agric Food Chem.

      巻: 66 ページ: 7409-7416

    • DOI

      10.1021/acs.jafc.8b01950.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure-Based Chemical Design of Abscisic Acid Antagonists That Block PYL-PP2C Receptor Interactions.2018

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi J, Mimura N, Okamoto M, Yajima S, Sue M, Akiyama T, Monda K, Iba K, Ohnishi T, Todoroki Y.
    • 雑誌名

      ACS Chem Biol.

      巻: 13 ページ: 1313-1321

    • DOI

      10.1021/acschembio.8b00105.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effects of gene disruption of Kre6-like proteins on the phenotype of β-glucan-producing Aureobasidium pullulans.2018

    • 著者名/発表者名
      Uchiyama H, Iwai A, Dohra H, Ohnishi T, Kato T, Park EY.
    • 雑誌名

      Appl Microbiol Biotechnol.

      巻: 102 ページ: 4467-4475

    • DOI

      10.1007/s00253-018-8947-z.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conversion of carlactone to carlactonoic acid is a conserved function of MAX1 homologs in strigolactone biosynthesis.2018

    • 著者名/発表者名
      Yoneyama K, Mori N, Sato T, Yoda A, Xie X, Okamoto M, Iwanaga M, Ohnishi T, Nishiwaki H, Asami T, Yokota T, Akiyama K, Yoneyama K, Nomura T.
    • 雑誌名

      New Phytol.

      巻: 218 ページ: 1522-1533

    • DOI

      10.1007/s00253-018-8947-z.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transcriptional switch for programmed cell death in pith parenchyma of sorghum stems.2018

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto M, Sazuka T, Oda Y, Kawahigashi H, Wu J, Takanashi H, Ohnishi T, Yoneda JI, Ishimori M, Kajiya-Kanegae H, Hibara KI, Ishizuna F, Ebine K, Ueda T, Tokunaga T, Iwata H, Matsumoto T, Kasuga S, Yonemaru JI, Tsutsumi N
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 115 ページ: E8783-E8792

    • DOI

      10.1073/pnas.1807501115.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] イネGE遺伝子のシュート再生過程における機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      八田 大成、水野 泉、桧原 健一郎、伊藤 純一
    • 学会等名
      日本育種学会第135回講演会
  • [学会発表] 植物発生・器官サイズを制御するシトクロムP450の代謝産物、シグナル伝達経路の解明に向けて2018

    • 著者名/発表者名
      桧原 健一郎
    • 学会等名
      ナノ・マイクロ横断型人材育成セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物の成長制御に関与する CYP78のイネのカルス組織に対する効果2018

    • 著者名/発表者名
      八田 大成、水野 泉、桧原 健一郎、伊藤 純一
    • 学会等名
      日本育種学会第134回講演会

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公開日: 2019-12-27  

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