Genetic modificatoin of host crops to endow novel resistant traits against root parasitic weeds based on advanced biochemical knowledge

基于先进的生化知识对宿主作物进行基因改造，赋予其针对根部寄生杂草的新抗性性状

• 批准号: 20KK0131
• 负责人: 岡澤 敦司
• 金额: $ 11.98万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University (2022)Osaka Prefecture University (2020-2021)
• 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: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-10-27 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20KK0131/
• 关键词: 根寄生雑草; ハマウツボ科; インベルターゼ; 糖代謝; ストリゴラクトン; 寄生雑草; ハマウツボ; インベルターゼインヒビター

ハマウツボ科（Orobanchaceae）の根寄生雑草は、主要穀物やトマト、マメ類などの経済的に重要な作物に多大な被害をもたらしている。特に、アフリカにおけるハマウツボ科ストライガ属（Striga spp.）によるイネ科穀物に対する被害は深刻であり、貧困と飢餓の直接的な要因となっている。持続可能な開発目標（SDGs）を達成するためには、その克服が必須である。本国際共同研究では、これまでの研究成果とスーダン側共同研究者との強固な連携体制をもとに、作物に根寄生雑草に糖を奪われない形質と、根寄生雑草の発芽を誘導しない形質を付与し、スーダンにて実証試験を行うことを目的とする。以前に取得していた根寄生雑草ヤセウツボのトランスクリプトームデータより根寄生雑草が宿主より糖を収奪する際に重要な役割を果たすと想定されるインベルターゼの阻害蛋白質であるインベルターゼインヒビターをコードすると予想される遺伝子配列を２種獲得した。この配列をクローニングし、大腸菌およびベンザミアナタバコで発現させた。現在、発現させたタンパク質について、ヤセウツボのインベルターゼ阻害活性を評価している。糖代謝について、ヤセウツボの発芽に重要なプランテオースの加水分解を触媒する α-ガラクトシダーゼ OmAGAL2 の同定及びクローニングに成功した。大腸菌で発現させた OmAGAL2 に対する阻害剤のスクリーニングによって、芳香族カルボニルチオウレア誘導体を取得した。この類縁体の合成法を確立し、様々な類縁体を合成した。これらの化合物を発芽刺激物質と共にヤセウツボに投与したところ、一部の化合物が幼根伸長を著しく阻害することが明らかとなった。このことによって、糖の代謝阻害はヤセウツボの生育を抑制することを実証した。さらにストリゴラクトンの生合成について、その立体を制御する酵素についての重要な知見を得た。

列当科的根部寄生杂草对主要谷物和重要经济作物（如西红柿和豆类）造成严重损害。特别是独脚金对非洲草类作物造成的损害非常严重，是造成贫困和饥饿的直接原因。克服这一问题对于实现可持续发展目标（SDG）至关重要。在这项国际联合研究中，我们将根据过去的研究成果以及与苏丹联合研究人员的强大合作体系，开发防止根寄生杂草从作物中窃取糖分且不会诱导根寄生杂草发芽的性状。目的是在苏丹传授性状并进行示范试验。根据之前获得的根寄生杂草Yaseutrum的转录组数据，预测根寄生杂草编码一种蔗糖酶抑制剂，一种抑制蔗糖酶的蛋白质，被认为在从宿主窃取糖分方面发挥着重要作用我们获得了两种类型的基因序列。该序列在大肠杆菌和本塞姆氏烟草中被克隆和表达。目前，正在评估表达的蛋白质对耶西氏酵母转化酶的抑制活性。在糖代谢方面，我们成功鉴定并克隆了α-半乳糖苷酶OmAGAL2，该酶催化植物糖的水解，这对棕榈发芽很重要。通过筛选大肠杆菌中表达的 OmAGAL2 抑制剂，获得了芳香族羰基硫脲衍生物。我们建立了该类似物的合成方法并合成了各种类似物。当将这些化合物与发芽刺激剂一起施用于海鳗时，发现一些化合物显着抑制胚根伸长。这表明糖代谢的抑制抑制了Yasseus的生长。此外，还获得了关于控制独脚金内酯生物合成空间结构的酶的重要发现。

项目成果

National Centre for Reserchati(スーダン)

国家研究中心（苏丹）

ヤセウツボの α-ガラクトシダーゼに対する阻害剤のスクリーニングと発芽への影響評価

海鳗α-半乳糖苷酶抑制剂的筛选及其对发芽的影响评价

• 发表时间: 2022
• 作者: 鬼束将弘;若林孝俊;小川拓水;太田大策;杉本幸裕;岡澤敦司
• 通讯作者: 岡澤敦司

ヤセウツボ幼根伸長を阻害する芳香族チオウレアの構造活性相関

抑制胚根伸长的芳香族硫脲的构效关系

• 发表时间: 2023
• 作者: 岡澤敦司;三村勇介;野田鎮希;藤野宏太郎;若林孝俊;杉本幸裕;太田大策;園田素啓
• 通讯作者: 園田素啓

Actinomycete metabolites for control of Orobanchaceae root parasitic weeds

放线菌代谢物用于控制列当科根寄生杂草

• 发表时间: 2021
• 作者: Atsushi Okazawa;Takatoshi Wakabayashi;Hiroaki Samejima;Kazuo Harada;Shigeru Kitani;Yukihiro Sugimoto;Daisaku Ohta
• 通讯作者: Daisaku Ohta

ヤセウツボ種子内でプランテオースを加水分解する α-ガラクトシダーゼの局在の解明

阐明水解 Yasseus 种子中植物糖的 α-半乳糖苷酶的定位

• 发表时间: 2021
• 作者: 岡野ひかる;小川拓水;杉本幸裕;太田大策;岡澤敦司
• 通讯作者: 岡澤敦司