イネ科木質細胞壁を特徴づけるフェルラ酸架橋構造の形成機構と機能の解明

阐明草木质细胞壁特征的阿魏酸交联结构的形成机制和功能

• 批准号: 22KJ1833
• 负责人: 山本 千莉
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1833/
• 关键词: イネ科植物; フェルラ酸架橋構造; 形成機構; 代謝工学; 超分子構造; 木質バイオマス

イネ科植物の特徴として、細胞壁におけるフェルラ酸（FA）架橋構造の存在が挙げられる。従来の研究からFA架橋構造は、細胞壁の機能やバイオマス利用特性に大きく寄与していることが示されている。しかし、その生合成機構や機能・特性への寄与の詳細については未解明の点が多く残されている。本研究では、FA架橋構造の形成機構と機能の解明を目的とする。申請者はこれまでに、FA架橋構造形成に特異的に寄与するイネFA合成酵素（アルデヒドデヒドロゲナーゼ；ALDH）の同定に成功するとともに、FA架橋構造が減少したALDH欠損ゲノム編集イネ株の作出に成功した。特別研究員として、独自のFA架橋構造改変組換えイネ株を活用し、細胞壁超分子構造やバイオマス利用特性を体系的に精査することで、各種特性に対するFA架橋構造増減の効果とその作用機構について分子レベルで明らかにする。令和4年度は、細胞壁の超分子構造に及ぼすFA架橋構造の影響を調べるため、まず、FA架橋構造の形成を抑制したALDH欠損イネ株を温室で大量に栽培した。作出したALDH欠損イネ株について細胞壁試料を調製し、固体NMR法やX線法による固体高次構造解析を行なった。その結果、FA架橋構造形成の抑制により、細胞壁中のセルロースの結晶性などに顕著な変化が起こることが分かった。現在、ALDH欠損イネ株における細胞壁超分子構造の解析をさらに進めるとともに、FA架橋構造の形成を促進させたALDH過剰発現イネ株の作出にも着手している。

禾本科植物的特征是其细胞壁中存在阿魏酸 (FA) 交联结构。先前的研究表明，FA交联结构对细胞壁功能和生物质利用特性有很大贡献。然而，其生物合成机制及其对功能和特性的贡献的许多方面仍不清楚。本研究的目的是阐明FA交联结构的形成机制和功能。迄今为止，申请人已成功鉴定出特异性有助于FA交联结构形成的水稻FA合成酶（乙醛脱氢酶；ALDH），并成功创建了ALDH缺陷型、FA交联减少的基因组编辑水稻品系。结构。作为一名特聘研究员，我将利用具有修饰的FA交联结构的独特重组水稻品种，系统地研究细胞壁超分子结构和生物质利用特性，并研究增加或减少FA交联结构对各种性能的影响及其机制。揭示行动水平。 2020财年，为了研究FA交联结构对细胞壁超分子结构的影响，我们首先在温室中培养了大量缺乏ALDH的水稻品系，其中FA交联结构的形成受到抑制。从创建的 ALDH 缺陷水稻株制备细胞壁样品，并使用固态 NMR 和 X 射线方法进行固态构象分析。结果发现，抑制FA交联结构的形成会导致细胞壁中纤维素的结晶度发生显着变化。目前，我们正在进一步分析缺乏ALDH的水稻品系的细胞壁超分子结构，并开始创建过表达ALDH的水稻品系，以促进FA交联结构的形成。

项目成果

細胞壁結合型フェルラ酸の形成を抑制したイネ ALDH 変異株のリグノセルロース構造解析

抑制细胞壁结合阿魏酸形成的水稻 ALDH 突变体木质纤维素的结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Senri Yamamoto;Yuki Tobimatsu;Osama A. Afifi;Pui Ying Lam;Yuri Takeda-Kimura;Yuriko Osakabe;Keishi Osakabe;Laura E. Bartley;Toshiaki Umezawa;山本千莉，飛松裕基，Pui Ying Lam， Osama A. Afifi，木村ゆり，刑部祐里子，刑部敬史，Laura E. Bartley，梅澤俊明
• 通讯作者: 山本千莉，飛松裕基，Pui Ying Lam， Osama A. Afifi，木村ゆり，刑部祐里子，刑部敬史，Laura E. Bartley，梅澤俊明

リグニン芳香核組成及びフェルラ酸架橋構造を改変した組換えイネ株のリグノセルロース超分子構造解析

具有改性木质素芳香核心成分和阿魏酸交联结构的重组水稻品种的木质纤维素超分子结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 山本千莉;Osama A. Afifi;今井友也;久住亮介;小林加代子;梅澤俊明;飛松裕基
• 通讯作者: 飛松裕基

フェルラ酸架橋構造及びリグニン芳香核組成を改変したイネ組換え株の細胞壁超分子構造解析

修饰阿魏酸交联结构和木质素芳香核心成分的重组水稻品系的细胞壁超分子结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Senri Yamamoto;Yuki Tobimatsu;Osama A. Afifi;Pui Ying Lam;Yuri Takeda-Kimura;Yuriko Osakabe;Keishi Osakabe;Laura E. Bartley;Toshiaki Umezawa;山本千莉，飛松裕基，Pui Ying Lam， Osama A. Afifi，木村ゆり，刑部祐里子，刑部敬史，Laura E. Bartley，梅澤俊明;山本千莉，Osama A. Afifi，久住亮介，小林加代子，梅澤俊明，飛松裕基
• 通讯作者: 山本千莉，Osama A. Afifi，久住亮介，小林加代子，梅澤俊明，飛松裕基

Lignocellulose characterization of rice mutants deficient in aldehyde dehydrogenases involved in the biosynthesis of cell wall cross-linking ferulates

缺乏参与细胞壁交联阿魏酸盐生物合成的醛脱氢酶的水稻突变体的木质纤维素表征

• 发表时间: 2022
• 作者: Senri Yamamoto;Yuki Tobimatsu;Osama A. Afifi;Pui Ying Lam;Yuri Takeda-Kimura;Yuriko Osakabe;Keishi Osakabe;Laura E. Bartley;Toshiaki Umezawa
• 通讯作者: Toshiaki Umezawa