オオムギ属植物における二次代謝の進化のメカニズムとその生態学的意義

大麦属植物次生代谢演化机制及其生态意义

• 批准号: 18J11919
• 负责人: 宇部 尚樹
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tottori University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J11919/
• 关键词: オオムギ; コムギ; オオムギ属; 防御関連二次代謝産物; ホルダチン; トリティカミド; ラッカーゼ

昨年度までにオオムギが持つ抗菌性活性物質ホルダチンの生合成にラッカーゼが関わることが示唆された。今年度は、ホルダチン合成酵素（HS）の候補遺伝子の機能解析と近縁種におけるHSオルソログの有無について調べた。HS活性を持った２つのラッカーゼをタバコおよびアグロインフィルトレーションを用いて異種発現し機能を調べたところ、立体特異的なHS活性を示した。基質特異性についても調べたところ、ホルダチン類の前駆物質であるクマロイルアグマチンやフェルロイルアグマチンを好むことがわかった。オオムギにおけるHS遺伝子の獲得の原因を探るために、コムギおよびH.murinumにおけるHSオルソログを有無を調べた。コムギおよびH.murinum共にHSオルソログを持っていたため、配列を比較すると部分的な欠損および挿入が生じていた。これらの違いが、ホルダチンの合成に関わる重要な変異であると考えられる。これらの防御物質を調べる過程で、オオムギとコムギが持つ誘導性の防御物質の蓄積を見出したため、それら防御物質の同定およびその生合成について調べた。病原菌を接種したコムギおよびオオムギは、未同定のファイトアレキシンを蓄積することを見出した。それら化合物を単離し、構造解析を行ったところ、いずれもフェニルアミドを骨格とする新規の化合物であり、トリティカミドA－Cと名付けた。オオムギを用いて、トリティカミド類の生合成に関わるアミド合成酵素遺伝子も同定した。以上の成果と昨年度の成果と合わせ、オオムギ属植物において生じた二次代謝の大きな変動には、特徴的なラッカーゼの獲得が関わることが明らかになった。本研究から派生し、ムギ類では病原菌感染によって、トリティカミド類がファイトアレキシンとして機能していることもわかった。これらの防御物質がムギ類の病原菌に対する誘導性の防御に関わると考えられる。

Yesterday's annual ま で に オ オ ム ギ が hold つ antimicrobial properties active substances ホ ル ダ チ ン の biosynthesis に ラ ッ カ ー ゼ が masato わ る こ と が sucking in さ れ た. Our は, ホ ル ダ チ ン synthetase (HS) の alternate heritage 伝 son の function analytical と about try species に お け る HS オ ル ソ ロ グ の presence of に つ い て adjustable べ た. HS active を hold っ た 2 つ の ラ ッ カ ー ゼ を タ バ コ お よ び ア グ ロ イ ン フ ィ ル ト レ ー シ ョ ン を with い て heterogeneous 発 now し function を adjustable べ た と こ ろ, three-dimensional specific な HS active を shown し た. Substrate specificity に つ い て も adjustable べ た と こ ろ, ホ ル ダ チ ン 駆 material before class の で あ る ク マ ロ イ ル ア グ マ チ ン や フ ェ ル ロ イ ル ア グ マ チ ン を good む こ と が わ か っ た. オ オ ム ギ に お け る HS heritage 伝 の son get の reason を agent る た め に, コ ム ギ お よ び H.m urinum に お け る HS オ ル ソ ロ グ を presence of を adjustable べ た. コ ム ギ お よ び H.m urinum altogether に HS オ ル ソ ロ グ を hold っ て い た た め, comparison with column を す る と part な owe loss お よ び scions into が raw じ て い た. こ れ ら の violations い が, ホ ル ダ チ ン の synthetic に masato わ る important な - different で あ る と exam え ら れ る. こ れ ら の defensive substance を adjustable べ で る process, オ オ ム ギ と コ ム ギ が hold つ induced の defensive substance accumulation of の を shows し た た め, そ れ ら defensive substance の be お よ び そ の biosynthesis に つ い て adjustable べ た. Pathogen を vaccination し た コ ム ギ お よ び オ オ ム ギ は, not with の フ ァ イ ト ア レ キ シ ン を accumulation す る こ と を shows し た. そ れ ら compound を 単 line from し, tectonic analytical を っ た と こ ろ, い ず れ も フ ェ ニ ル ア ミ ド を bone と す る new rules の compound で あ り, ト リ テ ィ カ ミ ド A - C と pay け た. オ オ ム ギ を with い て, ト リ テ ィ カ ミ ド class の biosynthesis に masato わ る ア ミ ド synthetic enzyme heritage 伝 も son be し た. All above の と yesterday annual の results と close わ せ, オ オ ム ギ genus に お い て raw じ た secondary metabolic の big き な - move に は, trevor 徴 な ラ ッ カ ー ゼ の get が masato わ る こ と が Ming ら か に な っ た. This study か ら derived し, ム ギ class で は pathogen infection に よ っ て, ト リ テ ィ カ ミ ド class が フ ァ イ ト ア レ キ シ ン と し て function し て い る こ と も わ か っ た. Youdaoplaceholder5 れら <s:1> defense substances がムギ class <s:1> pathogenic bacteria に against する inducing <s:1> defense に relations わると study えられる.

项目成果

コムギにおける桂皮酸アミドファイトアレキシンの同定

小麦中肉桂酸酰胺植物alexin的鉴定

• 发表时间: 2019
• 作者: Ube Naoki;Yabuta Yukinori;Tohnooka Takuji;Ueno Kotomi;Taketa Shin;Ishihara Atsushi;宇部尚樹・原田奈侑・勝山由郁・大崎久美子・塔野岡卓司・上野琴巳・武田真・石原亨
• 通讯作者: 宇部尚樹・原田奈侑・勝山由郁・大崎久美子・塔野岡卓司・上野琴巳・武田真・石原亨

オオムギのフェニルアミドファイトアレキシン

大麦苯酰胺植物抗毒素

• 发表时间: 2019
• 作者: Ube Naoki;Yabuta Yukinori;Tohnooka Takuji;Ueno Kotomi;Taketa Shin;Ishihara Atsushi;宇部尚樹・原田奈侑・勝山由郁・大崎久美子・塔野岡卓司・上野琴巳・武田真・石原亨;宇部尚樹・藪田行哲・塔野岡卓司・上野琴巳・武田真・石原亨
• 通讯作者: 宇部尚樹・藪田行哲・塔野岡卓司・上野琴巳・武田真・石原亨

Identification of phenylamide phytoalexins and characterization of inducible phenylamide metabolism in wheat

小麦中苯酰胺植物抗毒素的鉴定和诱导型苯酰胺代谢的表征

• DOI: 10.1016/j.phytochem.2019.112098
• 发表时间: 2019
• 期刊: Phytochemistry
• 影响因子: 3.8
• 作者: Ube Naoki;Harada Daiyu;Katsuyama Yuhka;Osaki-Oka Kumiko;Tonooka Takuji;Ueno Kotomi;Taketa Shin;Ishihara Atsushi
• 通讯作者: Ishihara Atsushi

Biosynthesis of Phenylamide Phytoalexins in Pathogen-Infected Barley

• DOI: 10.3390/ijms20225541
• 发表时间: 2019-11-01
• 期刊: INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES
• 影响因子: 5.6
• 作者: Ube, Naoki;Yabuta, Yukinori;Ishihara, Atsushi
• 通讯作者: Ishihara, Atsushi