ファイトケミカルゲノミクス:植物化学的多様性のゲノム基盤

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19201043
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物分子科学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 斉藤 和季 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (00146705)
• 研究分担者: 山崎 真巳 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 准教授 (70222370) ; 吉本 尚子 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 助教 (10415333) ; 野路 征昭 徳島文理大学, 生薬研究所, 准教授 (80271534) ; 高山 廣光 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (90171561) ; 金谷 重彦 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (90224584) ; 草野 都 独立行政法人理化学研究所, 植物科学研究センター, 研究員 (60415148)
• 連携研究者: 中林 亮 独立行政法人理化学研究所, 植物科学研究センター, 特別研究員 (30586160) ; 青木 俊夫 日本大学, 生物資源学部, 准教授 (80287606)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: 植物成分 / 二次代謝産物 / メタボロミクス / トランスクリプトミクス / ゲノム機能学 / 生合成

研究概要

植物は20万種に及ぶ化学成分を生産していると考えられ、これらの植物化学成分は医薬品、食料、工業・エネルギー原料として用いられている。本研究では、メタボロミクスとトランスクリプトミクスという手法を用いて、これらの有用植物成分を生産する原理のゲノム基盤を解明した。特に、健康機能を有するフラボノイドや含硫黄植物成分、アルカロイドなどの生合成遺伝子や代謝的なネットワークを解明することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular genetic study on the anthocyanins chemotypes of Perilla frutescens var. (2011)
  • 著者名/発表者名: Mami Yamazaki, Kazuki Saito
  • 雑誌名: crispa.Nat.Prod.Commun. 6 ページ: 423-427
  • 査読あり
• [雑誌論文] An acyltransferase-like gene obtained by differential gene expression profiles of quinolizidine alkaloid-producing and nonproducing cultivars of Lupinus angustifolius. (2011)
  • 著者名/発表者名: Somnuk Bunsupa, Taketo Okada, Kazuki Saito, Mami Yamazaki
  • 雑誌名: Plant Biotech. 28 ページ: 89-94
  • 査読あり
• [雑誌論文] A polyhedral approach including natural products chemistry for understanding flavonoid biosynthesis in Arabidopsis. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryo Nakabayashi, Mami Yamazaki, Kazuki Saito
  • 雑誌名: New Biotechnology 27 ページ: 829-836
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolomics for functional genomics, systems biology, and biotechnology. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Saito, Fumio Matsuda
  • 雑誌名: Annu.Rev.Plant Biol. 61 ページ: 463-489
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supaart Sirikantaramas, Hiroshi Sudo and Kazuki Saito : Biosynthetic system of camptothecin: an anticancer plant product. (2010)
  • 著者名/発表者名: Mami Yamazaki, Takashi Asano, Yasuyo Yamazaki
  • 雑誌名: Pure Appl.Chem. 82 ページ: 213-218
  • 査読あり
• [雑誌論文] The coevolution of the camptothecin biosynthetic pathway and self-resistance mechanism. (2010)
  • 著者名/発表者名: Supaart Sirikantaramas, Mami Yamazaki, Kazuki Saito
  • 雑誌名: Phytochemistry 70 ページ: 1894-1898
  • 査読あり
• [雑誌論文] General regulatory patterns of plant mineral nutrient depletion as revealed by serat quadruple mutants disturbed in cysteine synthesis. (2010)
  • 著者名/発表者名: Mutsumi Watanabe, Hans-Michael Hubberten, Kazuki Saito, Rainer Hoefgen
  • 雑誌名: Mol.Plant 3 ページ: 438-466
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biosynthetic system of camptothecin : an anticancer plant product. (2010)
  • 著者名/発表者名: Mami Yamazaki, Takashi Asano, Yasuyo Yamazaki, Supaart Sirikantaramas, Hiroshi Sudo, Kazuki Saito
  • 雑誌名: Pure Appl.Chem. 82 ページ: 213-218
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolomics-oriented isolation and structure elucidation of 37 compounds including two new anthocyanins from Arabidopsis thaliana. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryo Nakabayashi, Miyako Kusano, Makoto Kobayashi, Takayuki Tohge, Keiko Yonekura-Sakakibara, Noriyuki Kogure, Mami Yamazaki, Mariko Kitajima, Kazuki Saito, Hiromitsu Takayama
  • 雑誌名: Phytochemistry 70 ページ: 1017-1029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disruption of adenosine-5'-phosphosulphate kinase. in Arabidopsis reduces levels of sulphated secondary metabolites. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sarah G. Mugford, Naoko Yoshimoto, Michael Reichelt, Markus Wirtz, Lionel Hill, Sam T. Mugford, Yoshimi Nakazato, Masaaki Noji, Hideki Takahashi, Robert Kramell, Tamara Gigolashvili, Ulf-Ingo Flugge, Claus Wasternack, Jonathan Gershenzon, Rudiger Hell, Kazuki Saito, Stanislav Kopriva
  • 雑誌名: Plant Cell 21 ページ: 910-927
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative genomics and reverse genetics analysis reveal indispensable functions of the serine acetyltransferase gene family in Arabidopsis. (2008)
  • 著者名/発表者名: Mutsumi Watanabe, Keiichi Mochida, Tomohiko Kato, Satoshi Tabata, Naoko Yoshimoto, Masaaki Noji, Kazuki Saito
  • 雑誌名: Plant Cell 20 ページ: 2484-2496
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential gene expression profiles of red and green forms of Perilla frutescens leading to comprehensive identification of anthocyanin biosynthetic genes. (2008)
  • 著者名/発表者名: Mami Yamazaki, Masahisa Shibata, Yasutaka Nishiyama, Karin Springob, Masahiko Kitayama, Norimoto Shimada, Toshio Aoki, Shin-ichi Ayabe, Kazuki Saito
  • 雑誌名: FEBS J. 275 ページ: 3494-3502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutations in topoisomerase I as a self-resistance mechanism coevolved with the production of the anticancer alkaloid camptothecin in plants. (2008)
  • 著者名/発表者名: Supaart Sirikantaramas, Mami Yamazaki, Kazuki Saito
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 105 ページ: 6782-6786
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive Flavonol Profiling and Transcriptome Coexpression Analysis Leading to Decoding Gene-Metabolite Correlation in Arabidopsis. (2008)
  • 著者名/発表者名: Keiko Yonekura-Sakakibara, Takayuki Tohge, Fumio Matsuda, Ryo Nakabayashi, Hiromitsu Takayama, Rie Niida, Akiko Watanabe-Takahashi, Eri Inoue, Kazuki Saito
  • 雑誌名: Plant Cell 20 ページ: 2160-2176
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of PAP1-upregulated Glutathione S-transferase genes in Arabidopsis thaliana. (2008)
  • 著者名/発表者名: Bunyapa Wangwattana, Yoko Koyama, Yasutaka Nishiyama, Masahiko Kitayama, Mami Yamazaki, Kazuki Saito
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 25 ページ: 191-196
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiological roles of the ・-substituted alanine synthase gene family in Arabidopsis. (2008)
  • 著者名/発表者名: Mutsumi Watanabe, Miyako Kusano, Akira Oikawa, Atsushi Fukushima, Masaaki Noji, Kazuki Saito
  • 雑誌名: Plant Physiol. 146 ページ: 310-320
  • 査読あり
• [雑誌論文] Convergent evolution in the BAHD family of acyl transferases ; identification and characterisation of anthocyanin acyl transferases from Arabidopsis thaliana. (2007)
  • 著者名/発表者名: Jie Luo, Yasutaka Nishiyama, Christine Fuell, Goro Taguchi, Katherine Elliott, Lionel Hill, Yoshikazu Tanaka, Masahiko Kitayama, Mami Yamazaki, Paul Bailey, Adrian Parr, Anthony J.Michael, Kazuki Saito, Cathie Martin
  • 雑誌名: Plant J. 50 ページ: 678-695
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transport of camptothecin in hairy roots of Ophiorrhiza pumila. (2007)
  • 著者名/発表者名: Supaart Sirikantaramas, Hiroshi Sudo, Takashi Asano, Mami Yamazaki, Kazuki Saito
  • 雑誌名: Phytochemistry 68 ページ: 2881-2886
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a flavonol 7-O-rhamnosyltransferase gene determining flavonoid pattern in Arabidopsis by transcriptome coexpression and reverse genetics. (2007)
  • 著者名/発表者名: Keiko Yonekura-Sakakibara, Takayuki Tohge, Rie Niida, Kazuki Saito
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 282 ページ: 14932-14941
  • 査読あり
• [学会発表] Plant metabolomics for systems biology and crop biotechnology. (2010)
  • 著者名/発表者名: 斉藤和季
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia conference From Plant Biology to Crop Biotechnology.
  • 発表場所: Suzhou, China
  • 年月日: 20101025-20101029
• [学会発表] Omics-based understanding of biosynthetic systems of plant specialized products. (2010)
  • 著者名/発表者名: 斉藤和季
  • 学会等名: European Plant Science Organisation. 5t^<th> EPSO Conference 'Plant for Life'
  • 発表場所: Kittila (Lapland), Finland
  • 年月日: 20100828-20100902
• [学会発表] Plant metabolomics for systems biology-From Arabidopsis to crops. (2010)
  • 著者名/発表者名: 斉藤和季
  • 学会等名: 21^<st> International Conference on Arabidopsis Research.
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20100606-20100610
• [学会発表] メタボロミクスを基盤としたファイトケミカルゲノミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 斉藤和季
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20100326-20100329
• [学会発表] シロイヌナズナにおける二つのMYB遺伝子同時過剰発現による遺伝子発現及びフラボノイド蓄積への効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中林亮,榊原圭子,松田史生,峠隆之,北島満里子,高山廣光,山崎真巳,斉藤和季
  • 学会等名: 第4回メタボロームシンポジウム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20091118-20091119
• [学会発表] Why plants can resist their own deadly metabolites : Coevolution of specialized toxin-producing pathway and self-resistance mechanism. (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Sirikantaramas, M.Yamazaki, K.Saito
  • 学会等名: 9th International Plant Molecular Biology Congress.
  • 発表場所: St. Louis, Missouri, USA
  • 年月日: 20091025-20091030
• [学会発表] Metabolomics-based functional genomics-From Arabidopsis and beyond. (2009)
  • 著者名/発表者名: 斉藤和季
  • 学会等名: Metabolomics Society's 5th Annual International Conference.
  • 発表場所: Edmonton, Canada
  • 年月日: 20090830-20090902
• [学会発表] TDCi毛状根の代謝物変動解析に基づくカンプトテシン生合成中間体の探索 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林可菜英,浅野孝,佐々木亮介,飯島陽子,青木考,柴田大輔,斉藤和季,山崎真巳
  • 学会等名: 第27回日本植物細胞分子生物学会(藤沢)大会・シンポジウム
  • 発表場所: 藤沢
  • 年月日: 20090730-20090731
• [学会発表] シロイヌナズナにおける硫黄同化酵素ATPスルフリラーゼの機能解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉本尚子,東泰弘,勝沼咲子,水野新也,高橋秀樹,野路征昭,斉藤和季
  • 学会等名: 第27回日本植物細胞分子生物学会(藤沢)大会・シンポジウム
  • 発表場所: 藤沢
  • 年月日: 20090730-20090731
• [学会発表] 二つのMYB遺伝子の同時過剰発現体におけるトランスクリプトームとフラボノイドプロファイル (2008)
  • 著者名/発表者名: 中林亮,榊原圭子,松田史生,北島満里子,高山廣光,山崎真巳,斉藤和季
  • 学会等名: 第26回日本植物細胞分子生物学会大阪大会・シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20080901-20080902
• [学会発表] UDP-糖供給系がフラボノイド代謝系に及ぼす影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 榊原圭子,峠隆之,新井田理絵,高橋晶子,斉藤和季
  • 学会等名: 第26回日本植物細胞分子生物学会大阪大会・シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20080901-20080902
• [学会発表] Flavonoid profiling and transcriptome in Arabidopsis overexpressing two MYB genes. (2008)
  • 著者名/発表者名: R.Nakabayashi, K.Yonekura-Sakakibara, F.Matsuda, T.Tohge, M.Kitajima, H.Takayama, M.Yamazaki, K.Saito
  • 学会等名: 5^<th> International Conference on Plant Metabolomics.
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20080715-20080718
• [学会発表] Characterization of transcription factor expressed in camptothecin producing hairy roots. (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Yamazaki, J.Okuyama, T.Asano, K.Saito
  • 学会等名: 5^<th> International Conference on Plant Metabolomics.
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20080715-20080718
• [学会発表] Integration of metabolomics and transcriptomics for phytochemcal genomics in Arabidopsis and non-model plants. (2008)
  • 著者名/発表者名: 斉藤和季
  • 学会等名: The 1^<st> International Conference on Plant Secondary Metabolism.
  • 発表場所: Kunming, China
  • 年月日: 20080608-20080610
• [学会発表] Roles of gene families of O-acetylserine thiol-lyase and serine acetyltransferase in Arabidopsis : Just redundancy or hidden secret?. (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Watanabe, M.Kusano, A.Oikawa, A.Fukushima, M.Noji, K.Saito
  • 学会等名: 7^<th> Workshop on Sulfur in Plants.
  • 発表場所: Warsaw, Poland
  • 年月日: 20080513-20080517
• [学会発表] Camptothecin biosynthetic system-Pathway elucidation, gene discovery and self-resistance. (2007)
  • 著者名/発表者名: 斉藤和季
  • 学会等名: PSE (Phytochemical Society of Europe) Congress. Plants for Human Health in the Post-Genome Era.
  • 発表場所: Helsinki, Finland
  • 年月日: 20070826-20070829
• [学会発表] Roles of gene families of O-acetylserine thiol-lyase and serine acetyltransferase in Arabidopsis : Just redundancy or hidden secret? (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Watanabe, M.Kusano, A.Oikawa, A.Fukushima, M.Noji, K.Saito
  • 学会等名: 10^<th> International Congress on Amino Acids and Proteins.
  • 発表場所: Chalkidiki, Greece
  • 年月日: 20070821-20070826
• [学会発表] Phytochemical genomics in Arabidopsis thaliana and towards non-model plants. Integration of metabolomics and transcriptomics. (2007)
  • 著者名/発表者名: 斉藤和季
  • 学会等名: 2007 Phytochemical Society of North America Annual Meeting.
  • 発表場所: St.Louis, Missouri, USA
  • 年月日: 20070721-20070725
• [学会発表] Integration of transcriptomics and metabolomics for finding regulatory networks in plant metabolism. (2007)
  • 著者名/発表者名: 斉藤和季
  • 学会等名: Gordon Research Conferences 'Plant Metabolic Engineering'.
  • 発表場所: Tilton, New Hampshire, USA
  • 年月日: 20070715-20070720
• [図書] Comprehensive Natural Products II Chemistry and Biology(Mander, L., Lui, H.-W., eds.)(Production of Pharmaceuticals by Plant Tissue Cultures volume 3) (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiya Muranaka, Kazuki Saito
  • 総ページ数: 615-628
  • 出版者: Elsevier
• [図書] Methods in Molecular Biology 547. Protocols for In Vitro Cultures and Secondary Metabolite Analysis of Aromatic and Medicinal Plants(S.Mohan Jain and Praveen K.Saxena, eds)(Camptothecin production by in vitro cultures and plant regeneration in Ophiorrhiza species) (2009)
  • 著者名/発表者名: Takashi Asano, Hiroshi Sudo, Mami Yamazaki, Kazuki Saito
  • 総ページ数: 337-345
  • 出版者: Humana Press-Springer
• [備考]
  • URL: http://www.p.chiba-u.ac.jp/lab/idenshi/index.htm
• [備考] 「第57回日本生薬学会年会と第5回日中韓合同シンポジウムで徳島に計1200人、吉川雅之京都薬大教授が会長講演と学会賞受賞講演、斉藤和季千葉大教授が特別講演」バイオテクノロジージャパンニュース2010年9月29日
• [備考] 斉藤和季、"植物はなぜ薬になる物質を作るのか?植物の化学的多様性のゲノム基盤解明"研究成果の見える化、千葉大学、2010.10 Ver.5,pp3(2010)
• [備考] ネイチャージャパン特集記事「メタボロミクスで植物の成分を解明、将来の生産につなげたい」平成22年(2010年)5月
  • URL: http://www.natureasia.com/japan/jobs/tokushu/detail.php?id=216
• [備考] 「日本薬学会第130年会ハイライト講演注目の10題紹介有用物質生産工場としての植物細胞」科学新聞平成22年(2010年)3月26日
• [備考] 千葉大・JSTプレスリリース「植物が自ら作る抗がん物質に対する自己耐性機構を解明-抗がん物質の効率的生産や抗がん剤耐性機構の解明に手がかり-」平成20年(2008年)4月29日。平成20年4月29日朝日新聞朝刊(全国版)「抗がん剤副作用減に光」、平成20年4月29日読売新聞朝刊(京葉版)「抗がん物質メカニズム解明」、2008年4月29日Biotechnology Japan「千葉大、JST、抗がん性アルカロイドに対する植物の自己耐性機構を解明、標的分子の変異明らかに」、2008年4月30日アサヒコム(asahi.com)「抗がん剤原料の猛毒もつ植物、なぜ平気?副作用減に道」、2008年4月30日YAHOO!ニュース「抗がん物資作る木の耐性解明=効率的生産法への応用期待-千葉大」、2008年5月16日科学新聞「千葉大植物由来の抗ガン物質自己耐性機構を解明-効果的な抗ガン剤開発に期待-」、2008年5月12日薬事日報「カンプトテシン量産と耐性克服に道千葉大グループが解明」