Research on odorant reception system in plants

植物气味接收系统的研究

• 批准号: 20H02951
• 负责人: 有村 源一郎
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02951/
• 关键词: 揮発性化合物（VOC）; シロイヌナズ; 嗅覚システム; 植物の嗅覚システム; TOPLESS（TPL）; 脂質輸送タンパク質; E3ユビキチンリガーゼJUL1; シロイヌナズナ; 受容体; ヒストンアセチル化; 植物の香り（VOC）; 揮発性化学物質（VOC）; 記憶; 害虫

植物から放出される揮発性化合物（VOC）は、植物がコミュニケーションを図るための重要な情報ツールである。中でも、害虫に食害された植物から放出されるVOCに曝された周囲の未被害植物は害虫に対する抵抗性を高めることができるが、植物がVOCを受容し、防御遺伝子等の活性化に繋げるための作用機序は未だ不明である。そこで本研究では、植物のVOC認識・応答およびそれに伴った防御応答を担うシグナル伝達因子を同定することで、植物間コミュニケーションを介した害虫抵抗性機構の解明を試みた。【VOC受容を担うTPLの同定】　VOC結合タンパク質TOPLESS（TPL）遺伝子（5種）の過剰発現シロイヌナズナ株および変異株を作成し、VOCおよびハスモンヨトウ食害応答におけるTPLの機能解明のための基盤を構築した。さらに、BiacoreシステムおよびBiFCシステムを用いた分子間相互作用解析により、TPLがヒストン脱アセチル化酵素であるHDA6と結合する事実を見出した。HDA6は植物のエピジェネティック転写制御因子であることから、TPLはHDA6と共に当該制御機構に関わる可能性が示唆された。【VOC受容を担う脂質輸送タンパク質の同定】　VOCと結合する脂質輸送タンパク質nsLTP3の嗅覚受容における機能を明らかにするために、食害およびVOC曝露によって発現が誘導されるトマトnsLTP候補遺伝子を同定した。【E3ユビキチンリガーゼJUL1に依存した遺伝子制御機構】　食害やVOCに曝された植物は、ジャスモン酸（JA）シグナル伝達を活性化して虫害抵抗性を高める。シロイヌナズナのRING型ユビキチンリガーゼであるJUL1は、ERF15転写因子を足場として、JAシグナル伝達系抑制因子であるJAV1分解を促すモデルが提唱された。

植物排放的挥发性化合物（VOC）是植物交流的重要信息工具。特别是，周围未受损的植物暴露于被害虫吃掉的植物散发的VOC中，可以增加其对害虫的抵抗力；作用机制仍不清楚。因此，在本研究中，我们试图通过识别植物中负责VOC识别和反应的信号转导因子以及伴随的防御反应来阐明植物间通讯介导的昆虫抗性机制。 [负责VOC接收的TPL的鉴定]我们创建了过表达VOC结合蛋白TOPLESS（TPL）基因（5种）的拟南芥菌株和突变菌株，并为阐明TPL响应VOC和妊娠斜纹夜蛾的功能奠定了基础喂养损坏。此外，通过使用 Biacore 系统和 BiFC 系统的分子相互作用分析，我们发现 TPL 与组蛋白脱乙酰酶 HDA6 结合。由于HDA6是植物中的表观遗传转录调节因子，因此有人认为TPL可能与HDA6一起参与这种调节机制。 [负责VOC接收的脂质转运蛋白的鉴定]为了阐明与VOC结合的脂质转运蛋白nsLTP3在嗅觉接收中的功能，我们鉴定了番茄nsLTP候选基因，其表达是由摄食损伤和VOC诱导的接触。 [依赖于E3泛素连接酶JUL1的基因调控机制]暴露于摄食损害或VOC的植物会激活茉莉酸（JA）信号以增强昆虫抗性。提出了一种模型，其中拟南芥RING型泛素连接酶JUL1使用ERF15转录因子作为支架，促进JA信号转导抑制剂JAV1的降解。

项目成果

Aerial (+)-borneol modulates root morphology, auxin signalling and meristematic activity in Arabidopsis roots

空中冰片调节拟南芥根部形态、生长素信号传导和分生组织活性

• DOI: 10.1098/rsbl.2021.0629
• 发表时间: 2022
• 期刊: Biology Letters
• 影响因子: 3.3
• 作者: Fukuda Kyohei;Uefune Masayoshi;Fukaki Hidehiro;Yamauchi Yasuo;Hara-Nishimura Ikuko;Ozawa Rika;Matsui Kenji;Sugimoto Koichi;Okada Kazunori;Imai Ryozo;Takahashi Kenshi;Enami Shinichi;Wurst Rene;Takabayashi Junji
• 通讯作者: Takabayashi Junji

シロイヌナズナにおける受容体様細胞質キナーゼネットワークを介した虫害防御応答機構

拟南芥受体样细胞质激酶网络介导的昆虫防御反应机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 出崎能丈;森島実奈美;佐野友香;上村卓矢;伊藤綾華;根本圭一郎;野澤彰;澤崎達也;有村源一郎
• 通讯作者: 有村源一郎

ベタシアニン代謝工学による抗炎症野菜の開発

利用甜菜青素代谢工程开发抗炎蔬菜

• 发表时间: 2022
• 作者: Emmanuel Pacia HERNANDEZ;Hayato KAWADA;Daisuke S. YAMAMOTO;Hirotomo Kato;Makoto MATSUBAYASHI;Tetsuya TANAKA;Naotoshi TSUJI;Takeshi HATTA.;古波蔵優人,西原昌宏,斎藤栞,木村恒介,八代拓也,西山千春,有村源一郎
• 通讯作者: 古波蔵優人,西原昌宏,斎藤栞,木村恒介,八代拓也,西山千春,有村源一郎

化学コミュニケーションによる植物の防御応答

通过化学通讯进行植物防御反应

• 发表时间: 2022
• 作者: Mizuuchi Yusuke;Nakamura Kazuhiko W.;有村源一郎
• 通讯作者: 有村源一郎

Phytohormone elicitation in maize by oral secretions of specialist <i>Mythimna separata</i> and generalist <i>Spodoptera litura</i>

专家<i>Mythimna separata</i>和通才<i>Spodoptera litura</i>口腔分泌物在玉米中诱导植物激素

• DOI: 10.1080/17429145.2021.2006334
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Plant Interactions
• 影响因子: 3.2
• 作者: Morita Miki;Yamasaki Yukiyo;Shinya Tomonori;Galis Ivan;Arimura Gen-ichiro
• 通讯作者: Arimura Gen-ichiro