根寄生雑草防除の鍵となるストリゴラクトン生合成酵素の解明

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ストライガやオロバンキといった根寄生雑草が世界各地の農作物に甚大な被害を与えている。しかしながら、現在までに根寄生雑草の有効な防除法は確立されていない。根寄生雑草の種子は植物の根から分泌されるストリゴラクトンと呼ばれる化合物を認識して発芽する。一方、ストリゴラクトンはアーバスキュラー菌根菌との共生や宿主植物の枝分かれも制御している。本研究では、ストリゴラクトン生合成経路を解明して、その知見を基にして根寄生雑草のみを制御する防除法の開発を行う。ストライガ耐性品種として育種により作出されたソルガムから、その耐性を付与した原因遺伝子LGS1が同定されている。LGS1遺伝子は立体特異的なストリゴラクトンの環化反応に関わる生合成酵素をコードしていると考えられるが、その機能は解明されていない。本研究では、LGS1酵素の機能の解明を進め、LGS1酵素を標的とする根寄生雑草の防除剤の開発を目指している。これまでの研究において、ストリゴラクトンの前駆物質として18-hydroxycarlactonoic acid (18-OH-CLA)と大腸菌で発現させたLGS1タンパク質をインキュベートしたところ、ソルガムの主要なストリゴラクトンである5-deoxystrigol (5DS)の生産が確認された。しかし、同時にその立体異性体の4-deoxyorobanchol(4DO)も検出された。LGS1遺伝子は硫酸基転位酵素をコードしており、18-OH-CLAの水酸基に硫酸基が付加して脱離し、酵素非依存的にC環の環化が進んだと考えられた。4DOはソルガムからは検出されない。すなわち、5DSだけを生産する経路にはもう一つ、C環の立体を決める酵素が必要であると考えている。本年度はその酵素の同定を目的に研究を行った。