植物根分泌物中の新規生理活性物質の同定と機能解明

植物根分泌物中新型生理活性物质的鉴定及功能阐明

• 批准号: 22K05470
• 负责人: 村田 純
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Suntory Foundation for Life Sciences
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05470/
• 关键词: 根分泌物; 根圏環境適応; 植物ー植物相互作用; 植物-微生物相互作用; 植物生長

これまでの予備実験から根分泌物中にあると予想される、植物生長抑制低減活性、Resilience-Inducing Factor (RIF) の精製と同定を試みた。シロイヌナズナ（Col-0）の根抽出物をイオン交換、続いてODSによる多段階分画を行い、得られた各画分をあらかじめ塗布した寒天培地にシロイヌナズナ（Col-0）幼植物を移植した。Bacillus属との非接触的共培養時に、根抽出物を塗布しない場合に観察される主根伸長抑制、植物生長抑制が低減される画分を探索したところ、連続した画分にまたがる活性画分領域を３つ（RIF-B, RIF-C, RIF-D）見出した。活性画分に含まれる化合物をLC-Orbitrap MSおよびGC-MSにより分析した結果、RIF-Cから活性の消長と呼応する分子イオンピーク複数を得た。これらの分子イオンの断片化パターンのライブラリとの照合結果に基づいて候補化合物の標品を入手し、それら標品を寒天培地に塗布し、上記バイオアッセイに供した結果、２つの活性候補化合物A, BがRIF活性を示すことを見出した。活性候補化合物A, Bは根から分泌されるため、これらは有力なRIF候補であると判断された。さらに活性候補化合物Aの予想生合成酵素を単離し、大腸菌にて発現させ、活性試験を行ったところ、同遺伝子産物が活性候補化合物Aの生合成を触媒する酵素であると判明した。このin vitro実験結果を基に、次年度は既に入手した当該遺伝子破壊株系統におけるRIF生合成、分泌、Bacillus属との共培養時の生長抑制レベルを評価し、in plantaでのRIFの機能検証を進める。

基于之前的初步实验，我们尝试纯化和鉴定弹性诱导因子（RIF），它具有减少植物生长抑制的活性，预计存在于根分泌物中。对拟南芥(Col-0)根提取物进行离子交换，随后使用ODS进行多步分级分离，并将拟南芥(Col-0)幼苗移植到预先包被有各获得的级分的琼脂培养基上。在与芽孢杆菌属的非接触共培养过程中，我们寻找了在不施用根提取物时减少观察到的主根伸长和植物生长抑制的级分，并发现了跨越连续级分的活性级分区域（RIF-. B、RIF-C、RIF-D)。通过LC-Orbitrap MS和GC-MS分析活性级分中所含的化合物，结果从RIF-C获得了多个分子离子峰，其对应于活性的增减。根据这些分子离子的断裂模式与文库的匹配结果，获得候选化合物的制剂，将其施加到琼脂培养基上，并进行上述生物测定，结果获得两种活性候选化合物A，。发现 B 表现出 RIF 活性。由于活性候选化合物 A 和 B 是从根部分泌的，因此它们被判断为潜在的 RIF 候选者。此外，我们分离了活性候选化合物A的预测生物合成酶，在大肠杆菌中表达，并进行活性测试，结果表明该基因产物是催化活性候选化合物A生物合成的酶。基于该体外实验的结果，我们将评估我们已经获得的基因破坏菌株与芽孢杆菌共培养期间的RIF生物合成、分泌和生长抑制水平，并验证RIF在植物中的功能。 。

项目成果

サントリー生命科学財団 HP

三得利生命科学基金会 HP

Plant growth alteration by bacterial volatile organic compounds

细菌挥发性有机化合物改变植物生长

• 发表时间: 2023
• 作者: 村田純

Bacterial Volatile Isovaleric Acid Triggers Growth Alteration of Arabidopsis Seedlings

细菌挥发性异戊酸引发拟南芥幼苗的生长改变

• DOI: 10.3390/metabo12111043
• 发表时间: 2022-10-30
• 影响因子: 4.1
• 作者: Murata J;Watanabe T;Komura H
• 通讯作者: Komura H