Ancestral plant hormone and molecular evolution of plant hormone signaling

祖先植物激素和植物激素信号传导的分子进化

• 批准号: 22KK0076
• 负责人: 上田 実
• 金额: $ 12.9万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-10-07 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KK0076/
• 关键词: ジャスモン酸; 始原植物ホルモン; delta4-dn-OPDA; ゼニゴケ; 受容体

本研究では、陸上植物の起源とされるゼニゴケ（コケ植物）の始原植物ホルモン系に着目し、これまで謎であった真の始原植物ホルモンを同定し、そのシグナル伝達機構を解明することを目的とする。最近、ゼニゴケにおいてdn-cis-OPDAと一緒に働く新しいオキシリピンホルモン分子が存在する可能性が明らかにされた。ゼニゴケの遺伝的変異株であるMpfad5は、dn-cis-OPDAをほぼ蓄積しないにも関わらず野生型ゼニゴケと同等の虫食害に対する防御応答を示した（New Phytologist 2021, 233, 1401）。この結果は、ゼニゴケの防御応答を活性化する真の未同定始原ホルモン分子が存在することを示している。本国際共同研究は、ゼニゴケの防御応答を活性化する真の始原ホルモンの解明を目的とする。本年度は、その化学的実体としてアラキドン酸と同じC20-長鎖不飽和脂肪酸であるエイコサペンタエン酸から生合成される２種の新規オキシリピンdelta4-dn-OPDA類であることを解明し国際共著論文として発表した（PNAS,2022）。本研究の成果は、動物と同様に植物にもC20-長鎖不飽和脂肪酸に由来するオキシリピンが存在することを証明する画期的なものであり、植物ホルモンの化学進化についての理解を革新的に深める。申請者は、海外共同研究者が所有する膨大な遺伝子変異体植物コレクションを活用して、シグナル伝達に基づく真の始原ジャスモン酸類本体の単離を先導すると共に、その合成と生化学的解析を担当した。海外共同研究者は、遺伝子変異体植物を用いて、合成したホルモン本体の遺伝学的機能解析を担当した。

This study is aimed at clarifying the origin of terrestrial plants and the origin of protozoa. Recently, the possibility of molecular existence has been clarified. Mpfad5, dn-cis-OPDA, a mutant strain of the wild type, has been shown to be resistant to similar insect predators (New Phytologist 2021, 233, 1401). The result is that the defense response is activated, and the original molecule is not present. This international joint study is aimed at activating the defense mechanism of the virus and its original purpose. This year, the chemical properties of C20-long-chain unsaturated fatty acids were studied and two new regulations were proposed for the synthesis of delta4-dn-OPDA (PNAS,2022). The results of this study provide evidence for the existence and evolution of C20-long-chain unsaturated fatty acids in animals and plants, and provide new insights into the chemical evolution of C20-long-chain unsaturated fatty acids in plants and animals. The applicant is responsible for the use, synthesis and biochemical analysis of all the growth and development of heterophytes, including the initiation and development of basic enzymes, and the isolation of acid substances by overseas co-investigators. Overseas co-researchers are responsible for the functional analysis of genetic materials from different plants.