Elucidation of the inhibitory mechanism of bolting in plants and development of bolting inhibitors

植物抽苔抑制机制的阐明及抽苔抑制剂的开发

基本信息

批准号：
22H02267
负责人：
松浦英幸
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

植物の生活史には一年生、二年生、冬型一年生、多年生などがある。冬型一年生および二年生植物は、本来、夏に発芽し越冬した翌年に急激な花茎伸長（抽台）を伴う開花、種子形成を行う。よって、子孫を残す上で夏から秋の栄養成長期間中の抽台はご法度である。しかし、上記の植物が生活環を完結させるために必須な『抽台抑制』に関しては、その抑制機構の詳細が明らかでない。本研究では低分子生理活性物質を基軸に環境条件によって制御される植物の抽台抑制機構を明らかとする。また、抽台抑制物質の化学構造をもとに、実農業で利用可能な抽台抑制活性を有する植物化学調節剤開発にむけた学術基盤を構築する。2022年度の進捗として、脂肪酸惻鎖が飽和体のものは活性を示さないが、活性型のモノアシルグリセロールではジベレリンの生合成初期の段階を阻害し、活性型ジベレリンを不活性化する生合成後半の段階を活性化することを明らかにすることができた。しかしながら、合わせて行ったシロイヌナズナを用いたRNAseq解析からは活性型ジベレリンを不活性化する生合成後半の段階が、より重要であると明らかになった。また、抽台抑制物質結合タンパクを検出するためのプローブについては、アジリジン基を有する化合物の合成に成功した。本化合物に関しては、抽台抑制物質が有するシロイヌナズナ発芽後の伸長阻害活性を同様に有することも明らかとできた。既存の抽台抑制物質と類似の化合物の単離を行い、12-oxo-phytodienoic acidを惻鎖に有するα-モノグリセリドの単離精製に成功した。

植物生活史包括一年生植物、二年生植物、冬季一年生植物和多年生植物。冬季型一年生和二年生植物通常在夏季发芽、越冬，然后花茎快速伸长（抽苔），并在次年形成种子。因此，为了留下后代，夏秋营养生长期禁止抽苔。然而，对于上述植物完成其生命周期所必需的“抽苔抑制”，其抑制机制的细节尚不清楚。在本研究中，我们将利用低分子生物活性物质阐明环境条件控制的植物抽苔抑制机制。此外，我们还将根据抽苔抑制物质的化学结构，为开发可用于实际农业的具有抽苔抑制活性的植物化学调节剂奠定学术基础。至于2022财年的进展，虽然饱和脂肪酸链不表现出活性，但活性单酰基甘油抑制赤霉素生物合成的早期阶段，并且生物合成的后期使活性赤霉素失活，我们能够揭示这会激活以下阶段。然而，使用拟南芥的组合 RNAseq 分析表明，生物合成的后期阶段（使活性赤霉素失活）更为重要。此外，我们成功合成了具有氮丙啶基团的化合物作为检测抽苔抑制剂结合蛋白的探针。还表明该化合物具有与抽苔抑制剂相同的抑制拟南芥发芽后伸长的活性。我们分离出与现有抽苔抑制剂类似的化合物，并成功分离和纯化了游离链中含有12-氧代-植物二烯酸的α-单甘油酯。