Metabolic engineering of flavonoid-incorporated lignins for improving grass biomass utilization

黄酮类木质素的代谢工程可提高草生物量利用率

• 批准号: 17F17103
• 负责人: 飛松 裕基
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-11-10 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F17103/
• 关键词: リグニン; 植物細胞壁; バイオマス; フラボノリグニン; イネ科植物; 細胞壁; フラボノイド; ケイ皮酸エステル

イネ科植物は、樹木を凌ぐ高いバイオマス生産性と優れた環境適応性を併せ持つ有用植物種を多数含み、経済性の優れた木質バイオリファイナリーシステムを担うバイオマス供給源として世界的に期待されている。本研究では、イネ科バイオマスの主要構成成分として最近見出されたフラボノイド修飾型リグニンの生合成と代謝工学に関わる研究を進め、樹木とは一線を画す、イネ科植物特有の木質形成機構の解明を目指すとともに、イネ科バイオマスの利用性向上を目指した究明を行う。具体的には、フラボノイド修飾型リグニンの形成に関わるイネ遺伝子群の同定を進め、その量や構造を様々に改変した形質転換イネを作出する。さらに、作成する一連の形質転換イネにつき、植物体の成長特性やバイオマスの各種利用性について比較解析を行い、フラボノイド修飾型リグニンの生理学的役割やそのイネ科バイオマスの各種利用特性に及ぼす寄与の解明を目指す。これまで、フラボノイド修飾型リグニンを欠失した形質転換イネの更なる特性解析を進めるとともに、アシル修飾型リグニンの形成に関わるとリグニン前駆体アシル化酵素の解析を進めた。前者については、特にフラボノイド芳香核水酸化酵素及び芳香核メチル化酵素の機能欠損変異体の解析を行い、両者においてバイオマス構造の特徴的な変化とともに、バイオマス糖化性の向上が顕著に見られることを明らかにし、論文発表を行った。また、フラボノイド生合成経路の基点で作用する幾つかの新たな酵素遺伝子の解析も進め、CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集により得た変異体の性状解析を完了し、論文発表の準備を行っている。一方、リグニン前駆体アシル化酵素の解析についても、CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集により、アシル修飾型リグニンの形成に関わるリグニン前駆体アシル化酵素の機能欠損変異体の作出に成功し、引き続き、その性状解析を進めている。

イ ネ families は, plant trees を ling ぐ high い バ イ オ マ ス productive と optimal れ た environment pleasant to 応 を and せ つ useful plants を most み, 経 済 sex の optimal れ た wooden バ イ オ リ フ ァ イ ナ リ ー シ ス テ ム を bear う バ イ オ マ ス supply source と し て world に expect さ れ て い る. This study で は, イ ネ secco バ イ オ マ ス の main composition と し て to see recently さ れ た フ ラ ボ ノ イ ド type modified リ グ ニ ン の biosynthesis と metabolic engineering に masato わ を る research into め, trees と は line を す, イ ネ families endemic plant の wooden form institutions の interpret を refers す と と も に, イ ネ secco バ イ オ マ ス の use sex up を refers し た in Ming Youdaoplaceholder0 lines う. Specific に は, フ ラ ボ ノ イ ド type modified リ グ ニ ン の form に masato わ る イ ネ heritage 伝 subgroup の with を into め, そ の quantity や tectonic を others 々 に change - し た form quality planning in イ ネ を make す る. さ ら に, consummate す る for の form quality planning in イ ネ に つ き, plant の growth characteristics や バ イ オ マ ス の various utilization に つ い て comparative analytic を い, フ ラ ボ ノ イ ド type modified リ グ ニ ン の physiology of existing cut や そ の イ ネ secco バ イ オ マ ス の using に features and ぼ す send の interpret を refers す. こ れ ま で, フ ラ ボ ノ イ ド type modified リ グ ニ ン を owe lost し た form quality planning in イ ネ の な more analytical を る features into め る と と も に, ア シ ル type modified リ グ ニ ン の form に masato わ る と リ グ ニ ン 駆 body before ア シ ル phenoloxidase の parsing を into め た. The former に つ い て は, に フ ラ ボ ノ イ ド aromatic nucleus water acidification enzyme and び aromatic メ チ ル phenoloxidase の function owe line loss - foreign analytical を の い, struck に お い て バ イ オ マ の ス structure of 徴 な variations change と と も に, バ イ オ マ ス saccharification sex の が up sake に 顕 ら れ る こ と を Ming ら か に し line, paper 発 table を っ た. ま た, フ ラ ボ ノ イ ド biosynthesis 経 road の bp role で す る several つ か の new た な enzyme heritage 伝 の analytic も into め, CRISPR/Cas9 を with い た ゲ ノ compiling に ム よ り have た - finished parsing を し の traits, paper 発 table の preparation line を っ て い る. Before the party, リ グ ニ ン 駆 body ア シ ル phenoloxidase の parsing に つ い て も, CRISPR/Cas9 を with い た ゲ ノ compiling に ム よ り, ア シ ル type modified リ グ ニ ン の form に masato わ る リ グ ニ ン 駆 body before ア シ ル phenoloxidase の function owe loss - variant の に し success, lead き 続 き, そ analytical を の traits into め て い る.

项目成果

ウィスコンシン大学(米国)

威斯康星大学（美国）

香港大学/-/-(中国)

香港大学/-/-（中国）

Recritment of specific flavonoid B-ring hydroxylases for two independent biosynthesis pathways of flavone-derived metabolites including tricin-lignin in grasses

草中黄酮衍生代谢物（包括三辛-木质素）的两个独立生物合成途径中特定类黄酮 B 环羟化酶的重新定义

• 发表时间: 2019
• 作者: Pui Ying Lam;Andy C. W. Lui;Masaomi Yamamura;Lanxiang Wang;Yuri Takeda;Shiro Suzuki;Hongjia Liu;Fu-Yuan Zhu,Mo-xian Chen;Jianhua Zhang;Toshiaki Umezawa;Yuki Tobimatsu;Clive Lo
• 通讯作者: Clive Lo

ウィスコンシン大学/オクラホマ大学(米国)

威斯康星大学/俄克拉荷马大学（美国）

イネ科植物の細胞壁結合型フェルラ酸の生合成に関与するアルデヒドデヒドロゲナーゼの探索

寻找参与草类细胞壁结合阿魏酸生物合成的乙醛脱氢酶

• 发表时间: 2020
• 作者: 山本千莉;飛松裕基;Lam Pui Ying;武田ゆり;刑部祐里子;刑部敬史;Laura E. Bartley;梅澤俊明
• 通讯作者: 梅澤俊明