イネにおける防御関連二次代謝産物の多様化

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植物は病原菌の感染に応答して、抗菌活性を有する化合物ファイトアレキシンを蓄積する。イネからは、20種類以上のファイトアレキシンが報告されており、その蓄積量は品種ごとに大きく異なる。本研究は、イネが多様な化学防御システムをどのように獲得したのか、1) 新奇ファイトアレキシン生合成経路の獲得メカニズム、2) ファイトアレキシンを蓄積しない品種における化学防御機構、を調べることで明らかにすることを目的とする。1)昨年までの研究で、イネの新奇ファイトアレキシンであるオリザラクトンの生合成を制御する遺伝子の一つとしてKSLXを同定した。KSLXは、KSL8およびKSL9と同じ遺伝子座に座乗したことから、対立遺伝子であると考えられた。KSLXは、KSL8の重複からはじまり、重複した遺伝子への変異の蓄積による新機能化、そして、遺伝子の融合により成立したと推定された。KSLXとKSL8が対立遺伝子として保持されてきたのは、KSLXとKSL8の代謝物の抗菌活性に違いによるものと予想した。糸状菌であるイネいもち病菌とイネごま葉枯病菌、細菌病原菌のイネ白葉枯病菌とイネモミ枯れ細菌病菌に対する抗菌活性を調べたが、抗菌活性に化合物間の差は認められなかった。2) 昨年までの研究で、Jinguoyinのファイトアレキシンとしてアビエトリジン類を発見している。アビエトリジン類の生合成遺伝子を、アビエトリジン類高蓄積系統と非蓄積系統のF2集団を用いたQTL-seq法により探索した。2つのQTLが検出され、そのうち一方にジテルペン合成酵素遺伝子が座乗していた。この遺伝子を、ベンサミアナタバコにおいて一過的に発現させたところ、アビエトリジンの生合成に関与する可能性が示唆された。