イソキノリンアルカロイド生合成系におけるジャスモン酸シグナル伝達の分子機構解明

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植物が産生する特化代謝（二次代謝）産物は有用だが植物中の含量が少ない上に化学合成が難しいものも多く、安定供給系の確立を志向した生合成機構の解明は喫緊の課題である。研究代表者は、医薬品原料として有用なものも多いイソキノリンアルカロイド（IQA）の生合成機構の解明に長年携わり、IQA産生植物にユニークなbHLH転写因子などの存在を明らかにしてきた。IQAの産生とその生合成酵素遺伝子の発現は植物ホルモンであるジャスモン酸（JA）によって誘導されるが、植物普遍的に存在するJAシグナル伝達系のコア複合体（COI1-JAZ-MYC2）との関連性は不明であった。特に、IQAでは前述のユニークなbHLHが重要な機能を担っていると考えられており、JAシグナル伝達に関わる制御因子ネットワークは他のアルカロイド生合成系とは異なる可能性も考えられた。そこで、本研究ではIQA産生植物にユニークなbHLHが関わるIQA生合成系のジャスモン酸シグナル伝達機構の詳細を明らかにし、植物有用特化代謝産物の安定供給に繋がる応用研究基盤を構築することを目的としている。2022年度も前年度に引き続き、JAシグナル伝達系のコア因子であるCOI1やJAZ、MYC2をターゲットに解析を進めた。前年度に単離したハナビシソウのMYC2ホモログがIQA生合成酵素遺伝子の発現制御に関わることをレポーターアッセイ系により明らかにした。また、ハナビシソウCOI1ホモログの遺伝子発現抑制株を作出し、発現レベルが20%程度まで抑制された株を複数ライン取得した。これらのCOI1発現抑制株において、IQA生合成に関わる遺伝子群の発現が低下していることをqRT-PCRにより確認した。さらに、ハナビシソウのドラフトゲノム中からJA応答性を示し、かつ植物中で安定的に発現しているJAZ遺伝子を単離した。