2017 Fiscal Year Research-status Report
リグニンの新規主要構造であるリグニン-フラボノイド共重合体の形成・機能と応用展開
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16K14958
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
飛松 裕基 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (20734221)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 史朗 京都大学, 生存圏研究所, 助教 (70437268)
梅澤 俊明 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (80151926)
吉永 新 京都大学, 農学研究科, 准教授 (60273489)
高野 俊幸 京都大学, 農学研究科, 教授 (50335303)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | リグニン / フラボノイド / バイオマス / 細胞壁 / トリシン / 酵素糖化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はイネ科植物特有のリグニンの主要部分構造として比較的最近見出されたリグニンーフラボノイド共重合体(LFC)の形成機構ならびにイネ科バイオマスの利用性に及ぼす影響の解明を目的とする。平成29年度は、前年度に引き続き、LFC 形成に関与する各種フラボノイド 合成遺伝子群の同定とその発現を抑制した形質転換イネの作出と特性の解明を目標に研究を進めた。これまにイネLFC形成に関与すると予想されるフラボンシンターゼ II、芳香核メチル化酵素、芳香核水酸化酵素などをコードする遺伝子の発現を抑制した形質転換イネを得ているが、本年度は特に、芳香核水酸化酵素抑制イネにつき、成長性、細胞壁構造、バイオマス利用特性などについて詳しく解析を進めた。その結果、イネLFC形成に関与する主要な芳香核水酸化酵素遺伝子の同定に成功し、その機能欠損変異株がLFCをほぼ完全に欠失した細胞壁リグニンを合成することを明らかにした。さらに、このLFCを欠失した変異株は、前年度に詳しく評価したフラボンシンターゼ II機能欠損変異株と同様に、LFCを正常に合成する野生型イネと比較して、バイオマス糖化性に優れていることも見出した。また、同定したイネLFC形成に芳香核水酸化酵素のホモログがLFCとは別経路で生合成されるフラボノイド配糖体の合成に特異的に関与していることなども明らかにした。以上の成果の一部をとり纏め、論文発表と学会発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、イネLFC形成に深く関与すると予想されるフラボノイド合成遺伝子群の発現を制御した形質転換イネを複数作出し、それらの特性解析を進めた。得られた形質転換イネは高いバイオマス利用特性を示すなど当初の計画以上の研究成果が得られ、論文発表も行った。加えて、LFCの合成に関与する各種酵素遺伝子群がイネのみならず他のイネ科植物においてもよく保存されていること、さらにその機能分化したホモログ酵素遺伝子がLFCとは別経路で合成されるフラボノイド配糖体の合成に関与することなどを見出すなど、当初の計画以上の研究成果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は、引き続き、LFCの形成・機能の解明を目指し、イネLFC形成を改変したイネ 変異体および形質転換体の解析を進める。特に、LFCの形成に関与すると予想される芳香核水酸化酵素遺伝子ならびに芳香核メチル化酵素遺伝子の発現を抑制したイネ形質転換体のより詳細な細胞壁構造とバイオマス特性の解析を中心に進める予定である。
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| Causes of Carryover |
当初の予定では、平成29年度内に形質転換イネの電子顕微鏡による詳細な組織観察と化学変換の実験を予定していたが、これまで研究進捗状況から、新たな変異株の作出と細胞壁構造解析の重要度がより高いと判断し、当初予定していた組織観察と化学変換の実験は次年度に行うこととした。それにかかる助成金を平成29年度から繰り越し、平成30年度に執行する予定である。
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