寄生植物ストライガを制御する機能性分子の開発

开发控制寄生植物独脚金的功能分子

• 批准号: 15J04926
• 负责人: 吉村 柾彦
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J04926/
• 关键词: ストリゴラクトン; 蛍光プローブ; ケミカルスクリーニング; 阻害剤; 構造活性相関; バイオイメージング; 迅速化合物スクリーニング; 受容体同定

寄生植物ストライガはイネやトウモロコシ、ソルガムなどの農作物に寄生し収量を大幅に減少させることから、アフリカを中心に大きな農業被害を及ぼしている。その被害は年間約1兆円を超え、早急に解決すべき問題となっている。ストライガは宿主植物が土壌中に放出している分子「ストリゴラクトン」を認識して発芽する。これまでに、ストリゴラクトンの働きを蛍光により可視化する分子プローブYLGを開発し、これを用いることでストライガのもつストリゴラクトン受容体を明らかにすることができた。また、前年度、YLGの蛍光を指標として、ストリゴラクトン受容体のはたらきを制御する分子を探索することで、ストライガの発芽阻害分子SGI-3を見いだすことに成功している。本年度は、SGI-3の構造活性相関を明らかにするとともに、LCMSを用いた詳細な解析を行うことで、SGI-3の発芽阻害メカニズムを明らかにした。普通の植物ではストリゴラクトンは枝分かれを抑制する植物ホルモンとしてはたらく。そのため、ストリゴラクトン受容体D14の機能を阻害する分子の開発は、植物の枝分かれの人口制御を可能にすると考えられる。そこで、ストリゴラクトン受容体のはたらきを可視化する分子YLGの蛍光を指標に、D14の機能を阻害する分子を探索した。膨大な数の化合物を評価することで、D14の阻害剤DL1を見出すことができた。DL1は内在性のストリゴラクトンと競合することで、ストリゴラクトンのシグナル伝達を阻害し、植物の枝分かれを増加させるはたらきをもつことがわかった。本分子はモデル植物のシロイヌナズナだけでなく、実用作物であるイネにも効果を示すため、作物の収量増加やバイオマス増産などに貢献すると期待できる。さらに、DL1をシード化合物としてその構造を最適化することで、DL1よりも高活性な誘導体BrNaph-DL1の開発にも成功している。

Parasitic plant ス ト ラ イ ガ は イ ネ や ト ウ モ ロ コ シ, ソ ル ガ ム な ど の crops に parasitic し 収 quantity を に substantially reduce さ せ る こ と か ら, ア フ リ カ を center に large き な agricultural murdered を and ぼ し て い る. Youdaoplaceholder0 the victim spent about 1 trillion yen a year を exceeding え and urgently に to solve the すべ え problem となって る る る. ス ト ラ イ ガ は host plants in the soil 壌 が に release し て い る molecules "ス ト リ ゴ ラ ク ト ン" を know し て 発 bud す る. こ れ ま で に, ス ト リ ゴ ラ ク ト ン の 働 き を 蛍 light に よ り visualization す る molecular プ ロ ー ブ YLG を open 発 し, こ れ を with い る こ と で ス ト ラ イ ガ の も つ ス ト リ ゴ ラ ク ト ン by let body を Ming ら か に す る こ と が で き た. ま た, before the annual, YLG の 蛍 を indicator light と し て, ス ト リ ゴ ラ ク ト ン by let body の は た ら き を suppression す る molecular を explore す る こ と で, ス ト ラ イ ガ の 発 germ resistance against molecular SGI - 3 を see い だ す こ と に successful し て い る. This year は, SGI - 3 の tectonic activity phase masato を Ming ら か に す る と と も に, LCMS を with い た detailed analytical line を う な こ と で, SGI - 3 の 発 bud resistance against メ カ ニ ズ ム を Ming ら か に し た. の normal plants で は ス ト リ ゴ ラ ク ト ン は branch points か れ を inhibit す る plant ホ ル モ ン と し て は た ら く. そ の た め, ス ト リ ゴ ラ ク ト ン by let body D14 の function を resistance against す る molecular の open 発 は, plant の branch points か れ の population suppression を may に す る と exam え ら れ る. そ こ で, ス ト リ ゴ ラ ク ト ン by let body の は た ら き を visualization す る molecular YLG の 蛍 を indicator light に, D14 の function を resistance against す る molecular を explore し た. The expansion of な number <s:1> compounds を was evaluated for 価する <s:1> とで とで, and D14 <s:1> harm inhibitor DL1を was found to be す す とがで た た た た た. DL1 は internality の ス ト リ ゴ ラ ク ト ン と co-opetition す る こ と で, ス ト リ ゴ ラ ク ト ン の シ グ ナ ル 伝 を resistance against し, plant の branch points か れ を raised plus さ せ る は た ら き を も つ こ と が わ か っ た. This molecular は モ デ ル plant の シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ だ け で な く, be use crop で あ る イ ネ に も unseen fruit を shown す た め, crop の 収 amount raised with や バ イ オ マ ス raised production な ど に contribution す る と expect で き る. さ ら に, DL1 を シ ー ド compound と し て そ を の structure optimization す る こ と で, DL1 よ り も highly active な inductor BrNaph - DL1 の open 発 に も successful し て い る.

项目成果

Development of novel germination stimulant for Striga

新型独脚金发芽刺激剂的研制

• 发表时间: 2015
• 作者: Masahiko Yoshimura;Yuichiro Tsuchiya;Yoshikatsu Sato;Ayato Sato;Keiko Kuwata;Shigeo Toh;Duncan Holbrook-Smith;Hua Zhang;Peter McCourt;Kenichiro Itami;Toshinori Kinoshita and Shinya Hagihara
• 通讯作者: Toshinori Kinoshita and Shinya Hagihara

蛍光プローブ、及びそれを用いたストライガ発芽調節物質のスクリーニング方法

荧光探针及利用其筛选独脚金发芽调节剂的方法

• 发表时间: 2015

化学

化学

• 发表时间: 2007
• 作者: 富崎欣也;三原久和;杉本直己・大道達雄;三好大輔・杉本直己;杉本直己・三好大輔
• 通讯作者: 杉本直己・三好大輔

Discovery of Shoot Branching Regulator Targeting Strigolactone Receptor DWARF14.

• DOI: 10.1021/acscentsci.7b00554
• 发表时间: 2018-02-28
• 期刊: ACS central science
• 影响因子: 18.2
• 作者: Yoshimura M;Sato A;Kuwata K;Inukai Y;Kinoshita T;Itami K;Tsuchiya Y;Hagihara S
• 通讯作者: Hagihara S

Chemical approach for solving the Striga problem

解决 Striga 问题的化学方法

• 发表时间: 2017
• 作者: 吉村柾彦*;土屋雄一朗;佐藤良勝;佐藤綾人;桑田啓子;木下俊則;伊丹健一郎;萩原伸也
• 通讯作者: 萩原伸也