イネ科木質細胞壁を特徴づけるフェルラ酸架橋構造の形成機構と機能の解明

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イネ科植物の特徴として、細胞壁におけるフェルラ酸（FA）架橋構造の存在が挙げられる。従来の研究からFA架橋構造は、細胞壁の機能やバイオマス利用特性に大きく寄与していることが示されている。しかし、その生合成機構や機能・特性への寄与の詳細については未解明の点が多く残されている。本研究では、FA架橋構造の形成機構と機能の解明を目的とする。申請者はこれまでに、FA架橋構造形成に特異的に寄与するイネFA合成酵素（アルデヒドデヒドロゲナーゼ；ALDH）の同定に成功するとともに、FA架橋構造が減少したALDH欠損ゲノム編集イネ株の作出に成功した。特別研究員として、独自のFA架橋構造改変組換えイネ株を活用し、細胞壁超分子構造やバイオマス利用特性を体系的に精査することで、各種特性に対するFA架橋構造増減の効果とその作用機構について分子レベルで明らかにする。令和4年度は、細胞壁の超分子構造に及ぼすFA架橋構造の影響を調べるため、まず、FA架橋構造の形成を抑制したALDH欠損イネ株を温室で大量に栽培した。作出したALDH欠損イネ株について細胞壁試料を調製し、固体NMR法やX線法による固体高次構造解析を行なった。その結果、FA架橋構造形成の抑制により、細胞壁中のセルロースの結晶性などに顕著な変化が起こることが分かった。現在、ALDH欠損イネ株における細胞壁超分子構造の解析をさらに進めるとともに、FA架橋構造の形成を促進させたALDH過剰発現イネ株の作出にも着手している。