陸棲藍藻の生長調節に関わる新規物質の探索と機能解明

寻找与陆生蓝藻生长调节相关的新物质并阐明其功能

基本信息

批准号：
19J00830
负责人：
木村駿太
金额：
$ 3.08万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

高等植物の生長を調節する物質は植物ホルモンとして知られている一方、葉緑体の起源として知られる藍藻（シアノバクテリア）の生長調節物質は明らかにされていない。本研究は、発芽、伸長、休眠を行う光合成生物のうち最も原始的な藍藻の、新規生長調節物質とその機能解明を目的とした。生物材料は、明確な生活環と優れた環境耐性を備え、乾燥処理により生存細胞を休眠細胞（akinete）のみにできることを申請者が見出した陸棲藍藻、Nostoc sp. HK-01（以降NosHK）を用いた。昨年度、NosHKが高等植物と類似した機構でcytokinin類を受容し、発芽を調節している可能性をはじめて見出した。本成果について今年度は査読付き国際誌に受理され、出版された（Kimura et al., Plant Growth Regul., 2020）。高等植物の細胞間の情報伝達に用いられる生長調節物質が藍藻でも発見され、かつ藍藻細胞の分化を制御する活性を示したことは、分子進化の観点からも重要な成果であると考えている。今年度の新たな成果として、NosHK培養後の抽出液から、akineteの発芽を抑制する活性を見出した。これはcytokininと逆の活性であり、cytokininと競合してakineteの発芽が調節されている可能性が考えられる。昨年確立した休眠細胞の単離法を用いて、発芽試験による生物検定を指標に、HPLCをはじめとした各種分離技術により当該成分の精製を進め、複数のステップを経て活性画分を特定するに至った。さらに、各種機器分析を用いていくつかの構造情報を取得した。引き続き大量培養と精製・分離を繰り返すことで、構造決定が可能であると考えている。藍藻のakineteの発芽を抑制する化合物はこれまで明らかにされておらず、休眠・発芽の生長生理の解明に大きく貢献できると期待している。

虽然调节较高植物生长的物质被称为植物激素，但尚未阐明蓝细菌（蓝细菌）的生长调节剂，称为叶绿体的起源。这项研究旨在阐明新型生长调节剂及其功能，其功能是最原始的光合生物的蓝细菌，它们会发芽，细长和休眠。作为生物材料，Nostoc sp。 HK-01（以下简称NOSHK）是申请人发现的一种陆基蓝细菌，是它只能通过干燥处理将其生存的细胞变成休眠细胞（Akinete）。去年，最初发现Noshk能够接受具有类似于较高植物的机制并调节发芽的机制。今年，这一发现被接受并在经过同行评审的国际杂志上发表（Kimura等人，植物生长监管，2020年）。我们认为，在蓝绿色藻类中还发现了用于细胞对细胞通信的生长调节剂，并且它们显示的活性调节了蓝绿色藻类细胞的分化，这是从分子进化的角度进行的重要结果。作为今年的新结果，我们发现在NOSHK培养后抑制提取物的Akinete发芽的活动。这是细胞分裂素的相反活性，在与细胞分裂素竞争中，Akinete的发芽可能受到调节。使用去年建立的休眠细胞的方法，使用包括HPLC在内的各种分离技术（包括发芽测试中的生物测定）作为指标进行了组件的纯化，并通过多个步骤确定了主动分数。此外，使用各种工具分析来获得一些结构信息。我们认为，可以通过继续培养大量文化，纯化和分离来实现结构上的决定。到目前为止，尚无抑制蓝细菌发芽的化合物，我们希望这将极大地有助于阐明休眠和发芽的生长和生理学。