ナス科植物ステロイドグリコアルカロイドの化学進化

茄科植物甾体配糖生物碱的化学演化

基本信息

批准号：
19J10750
负责人：
秋山遼太
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ナス科植物で生産される含窒素ステロイド配糖体であるステロイドグリコアルカロイド (SGA)の構造多様性に着目し、植物がなぜ・どのようにして多様な代謝産物を生産するのかを明らかにすることを目的としている。これまでに、DPSがジャガイモにおけるソラニダンSGAであるα-ソラニン生合成の鍵酵素遺伝子であることを明らかにしている。さらに、ソラニン型SGAを生産しないトマトにもDPSに高い相同性を示す遺伝子が1つだけ存在し、本遺伝子の組換え酵素はDPSと同様の活性を示した。また、この遺伝子はトマトにおいてほとんど発現しておらず、遺伝子発現制御がSGAプロファイルの差を生む重要な要因であると考えられる。ジャガイモではDPS遺伝子に高い相同性を示す遺伝子が多数ゲノム上にタンデムに並んで存在している。このことからジャガイモの進化の過程でDPS祖先遺伝子の重複が起こり、高発現するDPSを獲得しソラニダンSGAを生産するに至ったと考えられる。本年度は、DPSの遺伝子の進化的起源をさらに考察するためにナス属の作物であるナスのゲノムを調査した。その結果ナスにもDPSに高い相同性を示す遺伝子が1つ存在し、その遺伝子はほぼ発現していないことが明らかとなった。組み替えの機能解析の結果、DPSと同様の活性を示した。ナスとトマト/ジャガイモの種分化はナス属の種分化の中で最も古くに起こったイベントであると考えられているため、DPSの祖先遺伝子はナス属の進化の基部において既に存在していたことが示唆された。DPSの同定および以上の結果等をまとめて論文を投稿し受理された。

在这项研究中，着重于类固醇糖果（SGA）的结构多样性，一种含氮的类固醇糖糖糖糖糖糖糖胶质糖胶质糖果，以及为什么植物以及它们如何产生不同的代谢物。迄今为止，DPS是α-溶酶实时合成的关键酶基因，该合成是马铃薯中的溶胶SGA。此外，只有一个基因在不产生词素型SGA的西红柿中显示出DPS高的基因，并且该基因的恢复酶显示与DPS相同的活性。此外，该基因在西红柿中很少表达，它被认为是基因表达控制的重要因素，可以在SGA谱中产生差异。在马铃薯中，有许多基因在DPS基因中表现出很高的同源性，沿着基因组的串联。人们认为，在马铃薯的进化过程中，DPS祖先基因的重复发生了，获得了高表达DPS并产生Solanidan SGA。今年，我们研究了茄子（茄子农作物）的基因组，以进一步考虑DPS基因的晚期起源。结果，茄子还具有一个基因，表明DPS中的同源性很高，很明显这些基因几乎不可能。由于对和解的功能分析，显示了与DPS相同的活性。由于茄子和西红柿/土豆的播种被认为是茄子类别中最古老的事件，因此建议DPS的祖先存在于茄子的进化底部。 DPS的识别及以上结果均已发布和接受。