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2019 年度 実績報告書

モミラクトン生産植物の生合成遺伝子クラスター制御機構とその進化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17H03811
研究機関東京大学

研究代表者

岡田 憲典  東京大学, 生物生産工学研究センター, 准教授 (20312241)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードモミラクトンA遺伝子クラスター / 蘚類ハイゴケ / 転写因子 / ゲラニルゲラニル2リン酸
研究実績の概要

今年度は、イネ以外のモミラクトン生産植物である蘚類ハイゴケのゲノムシーケンスから見いだされた遺伝子クラスターの存在が確実となってきたため、論文報告のプライオリティーを考えクラスター内遺伝子の機能解析に注力した。すなわち、遺伝子クラスターに存在する機能未知のP450酸化酵素について、ベンサミアナタバコにおける機能解析の準備を進めた。クラスター内に存在する2つのP450遺伝子Unigene12783 と Unigene16484について、ベンサミアナ導入用のプラスミドを構築し、モミラクトンの中間体である炭化水素ピマラジエンを基質として生産させたベンサミアナに共導入することで、モミラクトンAの異種生産に成功した。さらに、クラスター内に存在する脱水素酵素のHpMASを同時に加えることでモミラクトンA生産の増加が確認された。これらの結果から、ハイゴケにおいてもモミラクトンA生合成遺伝子がクラスターを形成することが示された。この証明は下等植物における二次代謝産物の生合成遺伝子クラスターとして初めての報告となった。
ファイトアレキシン生合成遺伝子クラスターの制御を担う転写因子DPFについては、変異体の解析からジテルペン生産の鍵中間体であるゲラニルゲラニル二リン酸の合成に必要なGGPS遺伝子の制御にも関わることが明らかになった。DPFによる転写活性化能を指標として詳細なプロモーター解析を進めたところ、GGPS遺伝子の上流域の約100bpの領域がシス配列として機能していることを突きとめた。この結果から、DPFがジテルペン型ファイトアレキシンの生産に必要な代謝経路の内、上流GGPP合成から下流のファイトアレキシン生合成をになうクラスター内遺伝子に至る範囲の制御に関わる転写因子であることが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] Universitat Autonoma de Barcelona (UAB)(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      Universitat Autonoma de Barcelona (UAB)
  • [国際共同研究] Zhejiang University/Sichuan Agricultural University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Zhejiang University/Sichuan Agricultural University
  • [雑誌論文] Genomic evidence for convergent evolution of gene clusters for momilactone biosynthesis in land plants2020

    • 著者名/発表者名
      Mao L, Kawaide H, Higuchi T, Chen M, Miyamoto K, Hirata Y, Kimura H, Miyazaki S, Teruya M, Fujiwara K, Tomita K, Yamane H, Hayashi K, Nojiri H, Jia L, Qiu J, Ye C, Timko MP, Fan L, and Okada K
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA

      巻: Online ahead of print ページ: -

    • DOI

      10.1073/pnas.1914373117

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Osa-miR7695 enhances transcriptional priming in defense responses against the rice blast fungus2019

    • 著者名/発表者名
      Sanchez-Sanuy F, Peris-Peris C, Tomiyama S, Okada K, Hsing YI, San Segundo B, Campo S.
    • 雑誌名

      BMC Plant Biol.

      巻: 19 ページ: 563

    • DOI

      10.1186/s12870-019-2156-5

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 蘚類ハイゴケの染色体上でクラスター化したモミラクトン生合成遺伝子群の機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      樋口俊哉, 照屋美優, 藤原薫, 宮本皓司, 山根久和, 林謙一郎, 川出洋, Longjiang Fan, 野尻秀昭, 岡田憲典
    • 学会等名
      第54回 植物化学調節学会 2019/11/15-17、鳥取
  • [学会発表] イネのジテルペン系ファイトアレキシン生合成遺伝子のノックアウトイネの作出と解析2019

    • 著者名/発表者名
      石川一輝, 山村千紘, 和田美樹, 冨山詩歩, 前田哲, 岡田憲典, 鎌倉高志, ○森昌樹
    • 学会等名
      第54回 植物化学調節学会 2019/11/15-17、鳥取
  • [学会発表] 新規殺菌剤トルプロカルブに関する研究(第13報) -イネにおけるジテルペン型ファイトアレキシン類の蓄積-2019

    • 著者名/発表者名
      髙橋明里,○鳥邉翔,冨山詩歩,富田啓介,有村源一郎,萩原寛之,小原敏明,岡田憲典
    • 学会等名
      農薬学会
  • [学会発表] Regulatory machinery for the coordinated expression on the phytoalexin biosynthetic gene clusters conserved in wild rice genome2019

    • 著者名/発表者名
      Shiho Tomiyama, Ryouka Kawahara-Miki, Koji Miyamoto, Hisakazu Yamane, Hideaki Nojiri, Naoki Yamamoto, ○Kazunori Okada.
    • 学会等名
      17th International Symposium on Rice Functional Genomics (2019/910/4~6, @taiwan)
    • 国際学会
  • [学会発表] Chemical genomics approach to dissect the mode of action of momilactone B, a major contributor to chemical defense in rice2019

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Tomita, Yasuhiro Matsuo, Makoto Kawamukai, Yoko Yashiroda, Minoru Yoshida, Hideaki Nojiri, Kazunori Okada
    • 学会等名
      TERPNET 2019 - The 14th International Meeting on Biosynthesis, Function and Synthetic Biology of Isoprenoids (2019/8/26~30 @Halle, Germany)
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulators of stress-inducible prenyldiphosphate synthases that define types of terpenoids production in rice2019

    • 著者名/発表者名
      Miki Wada, Tomonori Shinya, Ivan Galis, Rika Ozawa, Gen-ichiro Arimura, Masaki Mori, Hideaki Nojiri, Kazunori Okada
    • 学会等名
      TERPNET 2019 - The 14th International Meeting on Biosynthesis, Function and Synthetic Biology of Isoprenoids (2019/8/26~30 @Halle, Germany)
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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