Proof that plant growth regulators "Fairy Chemicals" are a plant hormone

证明植物生长调节剂“Fairy Chemicals”是植物激素

基本信息

批准号：
20J14421
负责人：
竹村太秀
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

芝草がリング状に繁茂あるいは枯死する現象は「フェアリーリング」という名前で知られている。当研究室ではこの原因物質として2-azahypoxanthine (AHX)、imidazole-4-carboxamide (ICA)、及び2-aza-8-oxohypoxanthine (AOH)の同定に成功し、フェアリー化合物（FCs）と命名した。更に、FCsは様々な植物に対して成長調節活性を示すほか、分析を行ったすべての植物に内生していることが明らかとなった。そのため、FCsが新たな植物ホルモンの可能性があり、その証明に不可欠であるFCs生合成経路の解明を目的とした。FCsはプリン代謝の中間体である5-aminoimidazole-4-carboxamide (AICA) から生合成されることが判明しており、生合成的にプリン代謝との関わりが示唆された。そこで、固相抽出およびLC-MS/MSを組み合わせ、FCsおよびプリン代謝上の化合物の網羅的分析法を確立し、FCs処理によってプリン代謝上の化合物含量が変化することを見出した。プリン代謝は植物生理に重要な経路であり、FCsとプリン代謝との相関からFCsの生理作用の解明に繋がることが期待される。また、AICAからAHX・ICAの変換にかかわる酵素はこれまで明らかにされていなかったため、活性試験の結果を指標にイネ培養細胞からタンパク質の抽出・精製を行った。単離に成功したタンパク質についてLC-MS/MSおよびMascot解析を行ったところ、non-symbiotic hemoglobinsであると同定した。本酵素は一酸化窒素を産生する機能を有していることが報告されており、本酵素の詳細な検討を行うことで植物体内におけるAICAの環化（AHX）及び脱アミノ化（ICA）反応の詳細を解明することが期待される。

草坪草呈环状生长或死亡的现象被称为“仙女环”。我们实验室成功鉴定出2-氮杂次黄嘌呤（AHX）、咪唑-4-甲酰胺（ICA）和2-氮杂-8-氧代黄嘌呤（AOH）为致病物质，并将其命名为仙女化合物（FCs）。此外，研究表明，FC 不仅在各种植物中表现出生长调节活性，而且对于所有分析的植物来说都是内源性的。因此，FCs有潜力成为一种新的植物激素，我们的目的是阐明FCs的生物合成途径，这对于证明这一点至关重要。 FC被发现是由嘌呤代谢中间体5-氨基咪唑-4-甲酰胺（AICA）生物合成的，这表明它们与嘌呤代谢具有生物合成相关性。因此，我们结合固相萃取和LC-MS/MS建立了FCs和嘌呤代谢相关化合物的综合分析方法，发现嘌呤代谢相关化合物的含量随FCs处理而变化。嘌呤代谢是植物生理学中的重要途径，FC与嘌呤代谢之间的相关性有望阐明FC的生理作用。另外，由于尚未鉴定出参与AICA向AHX/ICA转化的酶，因此以活性试验的结果为指标，从培养稻细胞中提取并纯化蛋白质。当成功分离的蛋白质经过 LC-MS/MS 和 Mascot 分析后，被鉴定为非共生血红蛋白。据报道，这种酶具有产生一氧化氮的功能，对该酶的详细研究将揭示植物中AICA环化(AHX)和脱氨(ICA)反应的作用，预计将阐明其细节。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Fairy Chemicals, New Plant Growth Regulators Biosynthesized in Novel Purine Metabolism

Fairy Chemicals，通过新型嘌呤代谢生物合成的新型植物生长调节剂

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hirohide Takemura
通讯作者：
Hirohide Takemura

植物成長調節物質であるフェアリー化合物の生合成に関連した新規プリン代謝

与仙女化合物、植物生长调节剂的生物合成相关的新型嘌呤代谢

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
竹村太秀;崔宰薰;成川礼;大西利幸;平井浩文;菅敏幸;河岸洋和
通讯作者：
河岸洋和

Fairy Chemicals, New Plant Growth Regulators Biosynthesized in Novel Purine Metabolism

Fairy Chemicals，通过新型嘌呤代谢生物合成的新型植物生长调节剂

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takemura; Hirohide;Choi; Jaehoon;Inai; Makoto;Asakawa; Tomohiro;Ouchi; Hitoshi;Fushimi; Keiji;Narikawa; Rei;Ohnishi; Toshiyuki;Kondo; Mitsuru;Hirai; Hirofumi;Kan; Toshiyuki;Kawagishi; Hirokazu
通讯作者：
Hirokazu

シロイヌナズナにおけるフェアリー化合物の生合成に関連した新規プリン代謝の解明

拟南芥中与仙女化合物生物合成相关的新型嘌呤代谢的阐明