Activation of microbial dormant secondary metabolism by plant hormones

植物激素激活微生物休眠的次生代谢

• 批准号: 21K19081
• 负责人: 木谷 茂
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Aoyama Gakuin University (2022)Osaka University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19081/
• 关键词: 放線菌; 植物ホルモン; 化学コミュニケーション; 二次代謝

微生物と植物の間には、多様な化学コミュニケーションが存在することが予想されるが、その多くは解明されていない。この化学コミュニケーション自体を見出し、このシグナル伝達に関与する分子を同定できれば、微生物または植物の潜在能力を活用でき、微生物資源への新たなアクセスや植物の生長制御などが可能になると考えられる。放線菌は、有用生理活性物質を二次代謝産物とする微生物である。研究代表者は、二次代謝を調節する放線菌シグナルが根寄生植物種子の発芽を抑制する現象を見出した。そこで、放線菌のシグナル物質が植物生理活性を示すなら、植物ホルモンも放線菌の二次代謝を調節するのではないかと考えた。本研究では、植物ホルモンに代謝応答する放線菌種を同定し、その分子機構を解明、植物-微生物間の新たな化学コミュニケーションを明示することを目的としている。昨年度までに、植物ホルモン代謝応答検出系を植物関連放線菌（植物内生放線菌や根圏生息放線菌を含む）を対象にてして構築した。その結果、液体培養における植物ホルモンの添加に応答して、代謝物プロファイルが変動する放線菌種を見出した。しかし、培養液のスケールアップを図ったところ、代謝物プロファイルの変動が観察されなくなった。そこで、本年度は、再現性の高い代謝物プロファイル変動を固体培養を用いて見出すことを目指した。その結果、Streptomyces sp. YO4株とStreptomyces sp. YO83株では異なる植物ホルモンを添加した場合に、色素生産が変化することが分かった。また、Streptomyces sp. YO48株では、抗大腸菌物質の生産が植物ホルモンの添加に依存することも明らかとなった。。これらの現象の再現性は高いことから、昨年度の結果も踏まえると、植物関連放線菌の二次代謝は植物ホルモンに調節されることが強く示唆された。

预计微生物和植物之间会有多种化学通信，但其中许多尚未得到澄清。如果可以发现这种化学通信本身，并且可以确定该信号传导所涉及的分子，则认为可以利用微生物或植物的潜力，从而可以新的获取微生物资源和植物生长控制。放线菌是微生物，使用有用的生理活性物质作为继发代谢产物。首席研究者发现，调节二次代谢的放线菌信号抑制了根寄生植物种子的发芽。因此，我们认为，如果放线菌的信号物质表现出植物生理活性，则植物激素也可能调节放线菌的继发代谢。这项研究旨在鉴定出对植物激素的代谢反应，阐明其分子机制的静脉细菌物种，并证明植物与微生物之间的新化学通信。截至去年，针对植物相关的放线菌（包括植物内生菌放线菌和根罗磷骨术）构建了用于植物激素代谢反应的检测系统。结果，我们发现其代谢产物谱图随着液体培养物中的植物激素的响应而有所不同。但是，当培养基缩放时，未观察到代谢物谱的变化。因此，今年我们旨在使用固体培养物找到高度可再现的代谢物谱变异。结果，发现当链霉菌SP之间添加不同的植物激素时，会改变色素的产生。 YO4和链霉菌YO83菌株。还显示出在链霉菌中。 YO48菌株，抗溶质性大肠杆菌物质的产生取决于植物激素的添加。 。由于这些现象高度可重现，考虑到去年的结果，因此强烈建议，植物相关放线菌的继发代谢受植物激素调节。

项目成果

Streptomyces属放線菌における休眠遺伝子発現活性化を指向した塩基編集システムの開発

开发旨在激活放线菌中休眠基因表达的碱基编辑系统

• 发表时间: 2022
• 作者: 大塚遼;佐藤悠;岡野 憲司;本田 孝祐;木谷 茂
• 通讯作者: 木谷 茂

放線菌由来β-カルボリン合成酵素KslBの機能解析

放线菌来源的β-咔啉合酶KslB的功能分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤克哉;本田孝祐;木谷 茂
• 通讯作者: 木谷 茂

大阪大学生物工学国際交流センター・分子微生物学研究室

大阪大学生物技术国际交流中心、分子微生物实验室

リボソームRNA遺伝子の部位選択的改変が放線菌二次代謝に及ぼす影響

核糖体RNA基因位点选择性修饰对放线菌次生代谢的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 大塚遼;佐藤悠;宮崎健太郎;本田孝祐;木谷茂
• 通讯作者: 木谷茂

青山学院大学 理工学部 化学・生命科学科 微生物化学研究室

青山学院大学理工学院化学与生命科学系微生物化学实验室