配糖体加水分解を鍵反応とする植物防御機構の解析

以糖苷水解为关键反应的植物防御机制分析

• 批准号: 06680554
• 负责人: 海老塚 豊
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06680554/
• 关键词: 配糖体; 加水分解; 生体防御; ポストインヒビチン; β-グルコシダーゼ; ステロール配糖体; イソフラボン配糖体; リグニン化

高等植物は、生体防御機構の一環として抗菌性を示す様々な成分により病原微生物の感染侵入を化学的に防いでいる。このうちファイトアレキシンの生産蓄積機構については分子レベルでの広範な研究が展開されているのに対し、遺伝子の転写・翻訳を介さないためより迅速に機能する感染初期の防御機構として重要なポストインヒビチンの生産についてはほとんど研究例がなかった。本研究では高等植物に普遍的に存在する植物配糖体の多くがポストインヒビチンとして機能することを2種の薬用植物をモデルに実験的に明らかにすることを試みた。その結果、Costus supeciosus(ホザキアヤメ、ショウガ科)では、温室栽培植物の根茎および無菌培養植物全器官に強いβ-glucosidase活性を検出し、その部分精製酵素の基質特異性の検討から本酵素がフロスタン型ステロール配糖体の26位に結合するグルコース残基に特異的なβ-glucosidaseであることを明かにした。フロスタン型配糖体はサポニン活性を示さない貯蔵物質であり、この加水分解反応で生成するスピロスタン型配糖体が強力な抗菌活性を示すこと、また、フロスタン型配糖体の貯蔵器官と本酵素活性の検出された器官が一致することなどから、ステロール配糖体が植物防御に重要な役割を果たすことを明らかにした。また、イソフラボン配糖体を生産蓄積する(Pueraria lobataクズ、マメ科)培養細胞系においては、エリシター処理によりイソフラブンマロニルグルコサイドの大部分が速やかに細胞壁リグノセルロース画分に取り込まれることを見出だした。イソフラボン誘導体がリグニン化に関与するという知見はこれが初めての例であるが、リグニン化が植物の示す一般的防御反応であることから、ここで見られた細胞壁修飾反応もポストインヒビチンの範疇に入れることができる。これまで機能の明確でなかった植物配糖体が生体防御に機能する物質の貯蔵型として存在するという今回の成果は、植物二次代謝の意義を解明する上で重要な知見である。

Higher plants are part of the biological defense system and are resistant to antimicrobial agents and chemical agents. The research on molecular mechanism of production and accumulation in the early stage of infection has been carried out. The research on molecular mechanism of production and accumulation has been carried out. The present study aims to investigate the effects of plant glycosides on the growth of plants commonly found in higher plants. As a result, Costus supeciosus(Costus supeciosus) was detected for strong β-glucosidase activity in roots of greenhouse cultivated plants and in whole organs of sterile cultivated plants, and substrate-specific characterization of some purified enzymes was performed. The enzyme activity of the storage organ of the glucosidic complex is very important for plant defense. The production and accumulation of glucosides in cultured cell lines (Pueraria lobata) are described in detail below. The cell wall of the plant is modified by the cell wall. This is an important insight into the storage patterns and existence of plant glycosides and their biological defense functions, and into the significance of plant secondary metabolism.

项目成果

H.-H.Park: "Rapid metabolism of isoflavonoids in elicitor treated cell suspension cultures of Pueraria lobata." Phytochemistry. (発表予定).

H.-H.Park：“经诱导剂处理的葛根细胞培养物悬浮液中异黄酮的快速代谢。”（待提交）。

海老塚豊: "植物の二次代謝と生体防御" 第4回薬用植物栽培技術フォーラム講演要旨集. 21-24 (1994)

Yutaka Ebitsuka：“植物的次生代谢和生物防御”第四届药用植物栽培技术论坛摘要21-24（1994）。

H.-H.Park: "Involvement of oxidative burst in isoflavonoid metabolism in elicited cell suspension cultures of Pueraria lobata." Phytochemistry. (発表予定).

H.-H.Park：“葛根植物化学诱导细胞悬浮培养物中异黄酮代谢的参与”。

Kentaro Inoue: "Spirostanol and furostanol glycosides of Costus speciosus." Natural Medicines. (発表予定).

Kentaro Inoue：“天然药物螺甾烷醇和呋甾烷醇糖苷”。

T.Hakamatsuka: "Biotechnology in Agriculture and Forestry Vol.28 VII,XXIII,Pueraria lobata:In vitro culture and the production of isoflavonoids." Springer-Verlag Berlin Heiderberg, 15 (1994)

T.Hakamatsuka：“农业和林业生物技术第 28 卷 VII、XXIII，葛根：体外培养和异黄酮类化合物的生产”。