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2012 年度 実績報告書

高等および下等植物におけるプロゲステロンの存在と生殖器形成調節機能

研究課題

研究課題/領域番号 24380064
研究種目

基盤研究(B)

研究機関帝京大学

研究代表者

横田 孝雄  帝京大学, 理工学部, 教授 (40011986)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードプロゲステロン / ジャスモン酸 / 生殖器分化 / 花芽分化 / トウモロコシ
研究概要

植物におけるプロゲステロン(PROG)の役割を明らかにするために以下の研究を行った。
(1)植物、微生物におけるPROG生合成・代謝経路の解明。代謝実験に必要なPROGの前駆体候補pregnenolone、PROG、その還元代謝物候補5a-dihydroprogesteroneおよびその代謝物候補allopregnanoloneとepiallopregnanoloneの重水素化合物の合成を行なった。重水素化pregnenoloneをトウモロコシのtasselseed2変異体(ts2)の頂花(tasselseed)および野生型の頂花(normal tassel)にあたえてその代謝を検討した。その結果、pregnenoloneはPROGとepiallopregnanoloneに代謝されることがGC-MSにより明らかにされた。また、ts2の頂花では代謝速度が遅いことが分かった。一方13Cコレステロールをトウモロコシの葉、タバコの葉、酵母菌に代謝させたが,pregnenoloneやPROGの生成は認められなかった。
(2)植物においてpregnenoloneからPROGを合成する酵素の同定。この酵素は様々な論文より、TASSELSEED2(TS2)と推定できるので、この酵素のmRNAを化学合成し、大腸菌に組み替こんだ。現在この組み替え体を用いて重水素化pregnenoloneの代謝実験を試みている。
(3)PROGの雌花雄性化作用の投与実験による証明実験。トウモロコシの野生型の雄穂(tasselでは雌花が脱落して雄花が発達するのに対して、tasselseed1(ts1)変異体あるいはts2変異体では雄花が脱落して雌花が発達する。本研究の仮説にたてば、PROGはts1あるいはts2変異体の表現形をrescueすなわち正常にする(すなわち雌花化していたのを雄花化する)はずであるので、これら変異体にPROGを投与した。この目的の為に、すでに、三共化成に調製させたPROG製剤をよびPROGの含水アルコール溶液(Tween20入り)を、ts1変異体の頂部に処理した。その結果、PROG処理によりts2変異体の頂花(メス花)がオス花化した。ts1変異体はジャスモン酸欠損変異体であるので、ジャスモン酸がPROGの合成を調節している可能性が示された。

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

pregnenoloneからprogesterone(PROG)への代謝が明瞭に示された。このような実験結果は過去殆どなく,極めて重要と考えられる。また、PROG投与が、ジャスモン酸欠損によってメス花化したトウモロコシ頂花をオス花に変えることを証明したことより、雌雄決定にPROGが重要な役割をしていることが示された。

今後の研究の推進方策

(1)PROG合成酵素TS2の組替え大腸菌を使って、本酵素がpregnenoloneをPROGに代謝することを証明していく。
(2)また、同時にts2変異体の表現型(オス花のメス花化)がPROG欠損により引き起こされていることを証明するために,PROGの投与による回復実験を行なう。
(3)PROGのステロールからの生合成は植物組織に直接与えても証明できなかったので、新たな方法を用いて証明する。即ち、トウモロコシやタバコなどの無細胞抽出液を調整し,NADPH等の補酵素等と一緒にコレステロールを代謝させ,その代謝物を分析する。

次年度の研究費の使用計画

本研究の進展に伴い、更なる人件費の増加が見込まれること、また、分子生物学試薬に関する経費増大が予想されることから、これらの出費に対処する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] CYP90A1/CPD, a brassinosteroid biosynthetic cytochrome P450 of Arabidopsis, catalyzes C-3 oxidation2012

    • 著者名/発表者名
      Takao Yokota (分担)
    • 雑誌名

      J Biol Chem

      巻: 287 ページ: 31551-31560

    • DOI

      10.1074/jbc.M112.392720

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biosynthesis of a cholesterol-derived brassinosteroid, 28-norcastas terone, in Arabidopsis thaliana2012

    • 著者名/発表者名
      Takao Yokota (分担)
    • 雑誌名

      J Expt Bot

      巻: 63 ページ: 1823-1833

    • DOI

      10.1093/jxb/err354

    • 査読あり
  • [雑誌論文] How do nitrogen and phosphorus deficiencies affect strigolactone production and exudation?2012

    • 著者名/発表者名
      Takao Yokota (分担)
    • 雑誌名

      Planta

      巻: 235 ページ: 1197-1207

    • DOI

      10.1007/S00425-011-1568-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of marneral synthase, which is critical for growth and development in Arabidopsis2012

    • 著者名/発表者名
      Takao Yokota (分担)
    • 雑誌名

      Plant J

      巻: 72 ページ: 791-804

    • DOI

      10.1111/j.1365-313X.2012.05120.x

    • 査読あり
  • [学会発表] エンバクが生産する新規ストリゴラクトンの探索2013

    • 著者名/発表者名
      横田孝雄
    • 学会等名
      農芸化学会2012年度大会(京都)
    • 発表場所
      京都女子大学
    • 年月日
      2013-03-23

URL: 

公開日: 2014-07-16  

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