単離細胞解析に基づくニチニチソウ葉組織二次代謝機構の解明とその再構築

基于分离细胞分析的长春花叶组织次生代谢机制的阐明与重建

• 批准号: 14J03616
• 负责人: 山本 浩太郎
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J03616/
• 关键词: 二次代謝; アルカロイド; メタボロミクス; トランスクリプトミクス; 薬用植物; 異形細胞; 乳管細胞

ニチニチソウはVinblastineやVincristineなどの抗がん剤となるTerpenoid indole alkaloid（TIA）をはじめとして、様々な二次代謝産物を生産することで著名な薬用植物である。ニチニチソウのTIA合成は、一連の合成過程が一つの細胞内で完結せず、茎組織や葉組織において葉肉細胞、表皮細胞など様々な細胞を経由して進むことが報告されている。特に異形細胞（Idioblast cell）や乳管細胞（Laticifer cell）で重要なTIA代謝過程が進み、合成された最終産物が異形細胞や乳管細胞の液胞に蓄積されると考えられているが、これらの細胞内や細胞間における二次代謝の分子機構は十分に理解されていない。本研究では、ニチニチソウ葉組織と茎組織における細胞レベルでのTIA分布を解明するために、一細胞質量分析技術や質量顕微鏡を用いたメタボローム解析を試みた。その結果、CatharanthineやStrictosidineなど、これまで想定されていなかったTIAが異形細胞や乳管細胞に局在していることが明らかになった。また、一細胞質量分析技術を用いて葉原基の乳管細胞に局在する代謝物の解析を進めたところ、展開した葉組織や茎組織の異形細胞や乳管細胞と異なるTIAの蓄積が見られた。この結果は、これまで同種の細胞と考えられてきた異形細胞や乳管細胞でも、組織もしくは発生ステージによってTIA代謝分化が変化している可能性を示唆している。さらに、TIA代謝で重要な役割を果たしていると考えられる異形細胞を中心に、皮層細胞、異形細胞、茎組織全体のそれぞれでRNA-seq解析を行った。これまで報告されているTIA合成酵素遺伝子の検出と共に異形細胞特異的に発現している遺伝子の候補を複数挙げることにも成功した。現在、これらの一連の成果をまとめた論文原稿を作成している。

ニチニチソウはVinblastineやVincristineなどのresistantがん剤となるTerpenoid indole alkaloid (TIA) をはじめとして, 様々な secondary metabolite を production することで famous な薬 use plant である.ニチニチソウのTIA synthesis は, Continuous synthesis process が一つのIntracellular completion せず, Stem tissue やleaf Tissue において mesophyll cells, epidermal cells など様々な cells を経 reported by して入むことがされている. Idioblast cell and Laticifer cell) is important: the metabolic process of TIA is carried out, the final product is synthesized, the abnormal cells are formed, the lactiferous cells are stored, and the vacuole is accumulatedると考えられているが、これらの intracellular やbetween cells におけるSecondary metabolism のmolecular mechanism は Very understanding されていない. This study explains the distribution of TIA in cells in stem and leaf tissues of stems and stems. It is used for cell mass analysis technology and mass microscopy.そのRESULT、CatharanthineやStrictosidineなど、これまで思Set the されていなかったTIAがisomorphic cells やlactiferous cellsにbureau in the していることが明らかになった.また、A cell mass analysis technology is used in the analysis of metabolites using いてleaf primordia and laticifer cells.ころ、Expand したAbnormal cells in stem tissue やLactiferous cells とdifferent なるTIA のaccumulation が见られた.このRESULTSは、これまで Homogeneous cellsとtestえられてきたIrregular cellsやLactiferous cellsでも、Tissueもしくは発生ステージによってTIA metabolic differentiation が変化しているpossibilityをshows instigationしている.さらに, TIA metabolism is important, and the results are as follows: RNA-seq analysis of all abnormal cells, cortical cells, abnormal cells, and stem tissue.これまで Report されているTIA Synthetic Enzyme Remains 伝子の検出と公に Alien Cell The unique に発appears and the remaining candidate is the candidate. Now, the original manuscript of the thesis has been completed as a result of the series.

项目成果

Molecular components of vacuoles and their possible functions in plant cells

液泡的分子成分及其在植物细胞中可能的功能

• 发表时间: 2017
• 作者: Tetsuro Mimura;Miwa Ohnishi;Aya Anegawa;Kotaro Yamamoto;Yuko Kurita;Katsuhisa Yoshida
• 通讯作者: Katsuhisa Yoshida

ニチニチソウ茎組織におけるTerpenoid indole alkaloidの分布解析

长春花茎组织中萜类吲哚生物碱的分布分析

• 发表时间: 2015
• 作者: 山本浩太郎;大西美輪;姉川彩;高橋勝利;水野初;七條千津子;石崎公庸;山崎真巳;深城英弘;升島努;三村徹郎
• 通讯作者: 三村徹郎

木本植物の心材形成時における栄養塩回収機構の解析

木本植物心材形成过程中养分回收机制分析

• 发表时间: 2016
• 作者: 真鍋瞬;栗田悠子;馬場啓一;山本浩太郎;高橋勝利;大西美輪;小菅桂子;石崎公庸;深城英弘;三村徹郎
• 通讯作者: 三村徹郎

Cell-specific localization of terpenoid indole alkaloids revealed by new metabolome analyses

新的代谢组分析揭示了萜类吲哚生物碱的细胞特异性定位

• 发表时间: 2015
• 作者: Kotaro YAMAMOTO;Miwa OHNISHI;Aya ANEGAWA;Katsutoshi TAKAHASHI;Hajime MIZUNO;Chizuko SHICHIJO;Kimitsune ISHIZAKI;Mami YAMAZAKI;Hidehiro FUKAKI;Tsutomu MASUJIMA;Tetsuro MIMURA
• 通讯作者: Tetsuro MIMURA

Novel metabolome analyses of terpenoid indole alkaloids in Catharanthus roseus

长春花中萜类吲哚生物碱的新代谢组分析

• 发表时间: 2014
• 作者: Kotaro YAMAMOTO;Miwa Ohnishi;Aya Anegawa;Katsutoshi Takahashi;Tetsushi Iwasaki;Hajime Mizuno;Mami Yamazaki;Tsutomu Masujima;Tetsuro Mimura
• 通讯作者: Tetsuro Mimura