Strigolactone biosynthesis and its regulation mechanism in plant

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ストリゴラクトンは、植物の生長・分化を制御する、農業生産においても注目度が高い、極めて重要な二次代謝産物である。本研究では、多様なストリゴラクトンの機能のうち、地上部枝分かれ抑制活性に着目して、シロイヌナズナのストリゴラクトン生合成経路の全貌及び活性本体、更にその調節機構の解明を目指す。申請者はこれまでに、シロイヌナズナの新奇ストリゴラクトン生合成関連遺伝子として単離した、2-オキソグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼをコードしているLATERAL BRANCHING OXIDOREDUCTASE (LBO)の酵素機能を明らかにした。一方、シロイヌナズナの地上部枝分かれ抑制活性本体の生成には、LBO以外の酵素が関与している可能性が示唆された。海外共同研究者であるDavid Nelson准教授（米国・カリフォルニア大学リバーサイド校）によると、分子系統解析から、シロイヌナズナには、LBOに近接したクレードに機能未知の４つのジオキシゲナーゼが存在し、そのうち２つは、ストリゴラクトンの主要な生合成部位である根で強く発現している。そこで国内では大腸菌発現系を用いて新奇ジオキシゲナーゼの酵素機能を明らかにすることにした。本年度は、2022年2月中旬から渡米し、Nelson研究室に11ヶ月間籍をおいて研究を行うことができた。CRISPER/Cas9を用いて、シロイヌナズナの二重、三重、四重変異体の作成、それぞれのシングル変異体を用いて交雑による二重変異体作成などを試みた。それらに加えて、新奇植物ホルモンの同定のためのバイオアッセイを確立し、さらに、RNAseqのドライ解析方法について学んだ。