2023/10/02 更新

写真a

ツチヤ ユウイチロウ
土屋 雄一朗
TSUCHIYA Yuichiro
所属
トランスフォーマティブ生命分子研究所 特任教授
大学院担当
大学院理学研究科
職名
特任教授

学位 1

  1. 博士(農学) ( 2002年3月   北海道大学 ) 

研究キーワード 4

  1. ケミカルバイオロジー

  2. ストリゴラクトン

  3. 寄生植物

  4. 植物ホルモン

研究分野 1

  1. ライフサイエンス / 植物分子、生理科学  / 植物ホルモン

現在の研究課題とSDGs 1

  1. 寄生植物ストライガの発芽に関する研究

経歴 3

  1. 名古屋大学   トランスフォーマティブ生命分子研究所   特任教授

    2021年4月 - 現在

  2. 名古屋大学   トランスフォーマティブ生命分子研究所   特任准教授   特任准教授

    2015年12月 - 2021年3月

  3. 名古屋大学   トランスフォーマティブ生命分子研究所/理学研究科   研究員

    2013年5月 - 2015年11月

学歴 3

  1. 北海道大学   農学研究科   応用生命科学専攻

    1999年4月 - 2002年3月

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    国名: 日本国

  2. 北海道大学   農学研究科   応用生命科学専攻

    1997年4月 - 1999年3月

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    国名: 日本国

  3. 北海道大学   農学部   応用生命科学科

    1993年4月 - 1997年3月

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    国名: 日本国

 

論文 38

  1. Gibberellins Promote Seed Conditioning by Up-Regulating Strigolactone Receptors in the Parasitic Plant Striga hermonthica

    Yap Jia Xin, Tsuchiya Yuichiro

    PLANT AND CELL PHYSIOLOGY     2023年6月

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  2. Redox-regulated divergence in photocatalytic addition of alpha-nitro alkyl radicals to styrenes

    Tsuchiya Yuto, Onai Ryota, Uraguchi Daisuke, Ooi Takashi

    CHEMICAL COMMUNICATIONS   56 巻 ( 75 ) 頁: 11014 - 11017   2020年9月

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  3. Effect on SmBa2Cu3Oy films of lattice strain induced by BaHfO3 nanorods

    Ichino Yusuke, Sato Shun, Tsuchiya Yuji, Yoshida Yutaka

    PHYSICA C-SUPERCONDUCTIVITY AND ITS APPLICATIONS   575 巻   2020年8月

  4. Unveiling Latent Photoreactivity of Imines

    Uraguchi Daisuke, Tsuchiya Yuto, Ohtani Tsuyoshi, Enomoto Takafumi, Masaoka Shigeyuki, Yokogawa Daisuke, Ooi Takashi

    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION   59 巻 ( 9 ) 頁: 3665 - 3670   2020年2月

  5. Enantioselective Synthesis of Polycyclic gamma-Lactams with Multiple Chiral Carbon Centers via Ni(0)-Catalyzed Asymmetric Carbonylative Cycloadditions without Stirring

    Ashida Keita, Hoshimoto Yoichi, Tohnai Norimitsu, Scott David E., Ohashi Masato, Imaizumi Hanae, Tsuchiya Yuichiro, Ogoshi Sensuke

    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   142 巻 ( 3 ) 頁: 1594 - 1602   2020年1月

  6. Deposition of thick superconducting YBCO films using the surface laser heating

    Matsuzaka J., Tsuchiya Y., Ichino Y., Yoshida Y.

    32ND INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SUPERCONDUCTIVITY (ISS2019)   1590 巻   2020年

  7. Fabrication of YBa2Cu3Oy coated conductor by Vapor-Liquid-Solid growth technique using a Reel-to-Reel system

    Yasuda Kento, Ito Tomohiro, Tsuchiya Yuji, Ichino Yusuke, Ichinose Ataru, Yoshida Yutaka

    32ND INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SUPERCONDUCTIVITY (ISS2019)   1590 巻   2020年

  8. Effects of artificial square nanorods array to square bulk superconducting plate

    Kusafuka Takashi, Kato Masaru, Tsuchiya Yuji

    32ND INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SUPERCONDUCTIVITY (ISS2019)   1590 巻   2020年

  9. A Modular Approach to Phosphorescent pi-Extended Heteroacenes

    Hupf Emanuel, Tsuchiya Yuki, Moffat Wayne, Xu Letian, Hirai Masato, Zhou Yuqiao, Ferguson Michael J., McDonald Robert, Murai Toshiaki, He Gang, Rivard Eric

    INORGANIC CHEMISTRY   58 巻 ( 19 ) 頁: 13323 - 13336   2019年10月

  10. Actin Cytoskeletal Reorganization Function of JRAB/MICAL-L2 Is Fine-tuned by Intramolecular Interaction between First LIM Zinc Finger and C-terminal Coiled-coil Domains

    Miyake Kazuhisa, Sakane Ayuko, Tsuchiya Yuko, Sagawa Ikuko, Tomida Yoko, Kasahara Jiro, Imoto Issei, Watanabe Shio, Higo Daisuke, Mizuguchi Kenji, Sasaki Takuya

    SCIENTIFIC REPORTS   9 巻   2019年9月

  11. In-Field Transport Properties at Grain Boundaries in BaHfO3-doped SmBa2Cu3Oy Bicrystal Films at Low Temperatures

    Tsuchiya Yuji, Akita Junya, Ichino Yusuke, Miura Shun, Yoshida Yutaka

    IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY   29 巻 ( 5 )   2019年8月

  12. In-Plane Anisotropy of Transport Property in BaTbO3-Doped SmBa2Cu3Oy Films

    Kato Hiroki, Tsuchiya Yuji, Ichino Yusuke, Ichinose Ataru, Yoshida Yutaka

    IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY   29 巻 ( 5 )   2019年8月

  13. Photocatalytic borylcyclopropanation of alpha-boryl styrenes

    Ohtani Tsuyoshi, Tsuchiya Yuto, Uraguchi Daisuke, Ooi Takashi

    ORGANIC CHEMISTRY FRONTIERS   6 巻 ( 11 ) 頁: 1734 - 1737   2019年6月

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  14. Unravel strigolactone signaling and controlling parasitic plant behaviors

    Tsuchiya Yuichiro

    ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   257 巻   2019年3月

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  15. Investigation of the longitudinal magnetic field effect in SmBa2Cu3Oy films with various shaped artificial pinning centers

    Sugihara K., Ichino Y., Tsuchiya Y., Ichinose A., Yoshida Y.

    SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY   32 巻 ( 3 )   2019年3月

  16. Cell-based screen identifies a new potent and highly selective CK2 inhibitor for modulation of circadian rhythms and cancer cell growth

    Oshima Tsuyoshi, Niwa Yoshimi, Kuwata Keiko, Srivastava Ashutosh, Hyoda Tomoko, Tsuchiya Yoshiki, Kumagai Megumi, Tsuyuguchi Masato, Tamaru Teruya, Sugiyama Akiko, Ono Natsuko, Zolboot Norjin, Aikawa Yoshiki, Oishi Shunsuke, Nonami Atsushi, Arai Fumio, Hagihara Shinya, Yamaguchi Junichiro, Tama Florence, Kunisaki Yuya, Yagita Kazuhiro, Ikeda Masaaki, Kinoshita Takayoshi, Kay Steve A., Itami Kenichiro, Hirota Tsuyoshi

    SCIENCE ADVANCES   5 巻 ( 1 )   2019年1月

  17. Evaluation of superconducting properties for YBa2Cu3Oy coated conductors fabricated by self-heating technique in Pulsed Laser Deposition method

    Sato W., Tsuchiya Y., Ichino Y., Yoshida Y.

    31ST INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SUPERCONDUCTIVITY (ISS2018)   1293 巻   2019年

  18. In-Field J(c) Properties in the Longitudinal Magnetic Field of BaHfO3-Doped-Multilayered SmBa2Cu3Oy Films on Metal Tapes for the Cable Application

    Sugihara Kazuki, Ichino Yusuke, Tsuchiya Yuji, Ichinose Ataru, Yoshida Yutaka

    JOURNAL OF THE JAPAN INSTITUTE OF METALS AND MATERIALS   83 巻 ( 9 ) 頁: 314 - 319   2019年

  19. Improvement of anisotropy of superconducting properties in Y-rich YBa2Cu3Oy film in magnetic fields

    Shiomi M., Ichino Y., Tsuchiya Y., Ichinose A., Yoshida Y.

    31ST INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SUPERCONDUCTIVITY (ISS2018)   1293 巻   2019年

  20. Flux Pinning Properties in Y2BaCuO5-Doped YBa2Cu3Oy Films Fabricated with Vapor-Liquid-Solid Growth Method

    Tsuchiya Yuji, Tajiri Shuya, Ichino Yusuke, Ichinose Ataru, Yoshida Yutaka

    JOURNAL OF THE JAPAN INSTITUTE OF METALS AND MATERIALS   83 巻 ( 9 ) 頁: 335 - 340   2019年

  21. A femtomolar-range suicide germination stimulant for the parasitic plant Striga hermonthica

    Uraguchi Daisuke, Kuwata Keiko, Hijikata Yuh, Yamaguchi Rie, Imaizumi Hanae, Sathiyanarayanan A. M., Rakers Christin, Mori Narumi, Akiyama Kohki, Irle Stephan, McCourt Peter, Kinoshita Toshinori, Ooi Takashi, Tsuchiya Yuichiro

    SCIENCE   362 巻 ( 6420 ) 頁: 1301 - +   2018年12月

  22. Small Molecule Toolbox for Strigolactone Biology

    Tsuchiya Yuichiro

    PLANT AND CELL PHYSIOLOGY   59 巻 ( 8 ) 頁: 1511 - 1519   2018年8月

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  23. Tuning the structure of the Josephson vortex lattice in Bi2Sr2CaCu2O8+delta single crystals with pancake vortices

    Curran P. J., Mohammed H. A., Bending S. J., Koshelev A. E., Tsuchiya Y., Tamegai T.

    SCIENTIFIC REPORTS   8 巻   2018年7月

  24. Evaluation of SnSe crystals fabricated by temperature gradient method with double tubes seal

    Tsujioka Yusuke, Tahashi Masahiro, Ichino Yusuke, Tsuchiya Yuji, Goto Hideo, Yoshida Yutaka

    ELECTRONICS AND COMMUNICATIONS IN JAPAN   101 巻 ( 7 ) 頁: 27 - 32   2018年7月

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  25. Improved Flux Pinning for High-Field Applications in BaHfO3-Doped SmBa2Cu3Oy-Coated Conductors With High Density of Random Pinning Centers Induced by BaHfO3 Nanorods

    Miura Shun, Tsuchiya Yuji, Yoshida Yutaka, Ichino Yusuke, Awaji Satoshi, Ichinose A., Matsumoto Kaname, Ibi Akira, Izumi Teruo, Iwakuma Masataka

    IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY   28 巻 ( 4 )   2018年6月

  26. Surface Diffusion Constants and Supersaturations in SmBCO Films Prepared by Pulsed Laser Deposition Method

    Ichino Yutaka, Shimazaki Naoto, Miura Shun, Tsuchiya Yuji, Yoshida Yutaka

    IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY   28 巻 ( 4 )   2018年6月

  27. The dynamics of strigolactone perception in Striga hermonthica: a working hypothesis

    Tsuchiya Yuichiro, Yoshimura Masahiko, Hagihara Shinya

    JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY   69 巻 ( 9 ) 頁: 2281 - 2290   2018年4月

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  28. Discovery of Shoot Branching Regulator Targeting Strigolactone Receptor DWARF14

    Yoshimura Masahiko, Sato Ayato, Kuwata Keiko, Inukai Yoshiaki, Kinoshita Toshinori, Itami Kenichiro, Tsuchiya Yuichiro, Hagihara Shinya

    ACS CENTRAL SCIENCE   4 巻 ( 2 ) 頁: 230 - 234   2018年2月

  29. Randomized clinical trial of adjuvant gemcitabine chemotherapy versus observation in resected bile duct cancer

    Ebata T., Hirano S., Konishi M., Uesaka K., Tsuchiya Y., Ohtsuka M., Kaneoka Y., Yamamoto M., Ambo Y., Shimizu Y., Ozawa F., Fukutomi A., Ando M., Nimura Y., Nagino M.

    BRITISH JOURNAL OF SURGERY   105 巻 ( 3 ) 頁: 192 - 202   2018年2月

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  30. Superconducting properties and microstructures for Ba2SmNbO6 and BaHfO3 co-doped SmBa2Cu3Oy thin films

    Kusafuka Yuma, Ichino Yusuke, Tsuchiya Yuji, Ichinose Ataru, Yoshida Yuatka

    SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY   30 巻 ( 12 )   2017年12月

  31. C-axis correlated pinning mechanism in vortex liquid and solid phases for Sm123 film with well-aligned BaHfO3 nanorods

    Awaji Satoshi, Tsuchiya Yuji, Miura Shun, Ichino Yusuke, Yoshida Yutaka, Matsumoto Kaname

    SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY   30 巻 ( 11 )   2017年11月

  32. Approaches in controllable generation of artificial pinning center in REBa2Cu3Oy-coated conductor for high-flux pinning

    Yoshida Y., Miura S., Tsuchiya Y., Ichino Y., Awaji S., Matsumoto K., Ichinose A.

    SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY   30 巻 ( 10 )   2017年10月

  33. Flux pinning landscape up to 25T in SmBa2Cu3Oy films with BaHfO3 nanorods fabricated by low-temperature growth technique

    Tsuchiya Yuji, Miura Shun, Awaji Satoshi, Ichino Yusuke, Matsumoto Kaname, Izumi Teruo, Watanabe Kazuo, Yoshida Yutaka

    SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY   30 巻 ( 10 )   2017年10月

  34. Strongly enhanced irreversibility field and flux pinning force density in SmBa2Cu3Oy-coated conductors with well-aligned BaHfO3 nanorods

    Miura Shun, Yoshida Yutaka, Tsuchiya Yuji, Ichino Yusuke, Awaji Satoshi, Ichinose Ataru, Matsumoto Kaname, Ibi Akira, Izumi Teruo, Iwakuma Masataka

    APPLIED PHYSICS EXPRESS   10 巻 ( 10 )   2017年10月

  35. Strong flux pinning at 4.2K in SmBa2Cu3Oy co ated conductors with BaHfO3 nanorods controlled by low growth temperature

    Miura S., Tsuchiya Y., Yoshida Y., Ichino Y., Awaji S., Matsumoto K., Ibi A., Izumi T.

    SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY   30 巻 ( 8 )   2017年8月

  36. Effect of Nanorod Alignment on Flux Pinning State in BaHfO3 Doped SmBa(2)Cu(3)Oy Films

    Tsuchiya Yuji, Miura Shun, Xu Qianyu, Ichino Yusuke, Yoshida Yutaka, Awaji Satoshi, Watanabe Kazuo

    IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY   27 巻 ( 4 )   2017年6月

  37. When are -syzygy modules -torsionfree?

    Matsui Hiroki, Takahashi Ryo, Tsuchiya Yoshinao

    ARCHIV DER MATHEMATIK   108 巻 ( 4 ) 頁: 351 - 355   2017年4月

  38. Anomalous anisotropy of critical currents in (Sr, K) Fe2As2 tapes

    Awaji Satoshi, Nakazawa Yushiro, Oguro Hidetoshi, Tsuchiya Yuji, Watanabe Kazuo, Shimada Yusuke, Lin He, Yao Chao, Zhang Xianping, Ma Yanwei

    SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY   30 巻 ( 3 )   2017年3月

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科研費 6

  1. 比較ケミカルゲノミクスによる寄生植物の新奇発生プロセスの立証

    研究課題/研究課題番号:21H04775  2021年4月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    土屋 雄一朗

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:42120000円 ( 直接経費:32400000円 、 間接経費:9720000円 )

    寄生植物は、植物形態の基本的な枠組みを逸脱することなく、動物のように従属栄養として生きる能力を独自に進化させた高等植物であるが、実験室での生育が困難なことから、多くの発生プロセスにおいて不明な点が多数残されている。本研究では、独自に収集した寄生植物コレクションを用い、生物種を問わずに機能レベルでの解析を可能とする低分子プローブを活用することで、寄生植物が発芽して寄生に至るプロセスの解明を目指す。アフリカの穀物生産に甚大な被害を引き起こす寄生植物であるストライガの新たな防除法の開発につながると期待される。
    寄生植物は、植物形態の基本的な枠組みを逸脱することなく、動物のように従属栄養として生きる能力を独自に進化させた高等植物である。本研究では、独自に収集した宿主依存度の異なる寄生植物コレクションを用い、生物種を問わずに機能レベルでの解析を可能とする低分子プローブを活用することで、寄生植物が宿主の根に向かって伸張する「化学屈性」と呼ばれる未だ実態の明らかとなっていない能力の存在を立証する。 本年度は、野外から収集したハマウツボ科の寄生植物より、化学屈性の解析に適したものを選抜し、誘引因子の特徴づけと阻害剤や蛍光プローブを用いたタイムラプス解析等を行った。根の伸張方向を調べる上で、発芽後に死んでしまう絶対寄生植物より条件半寄生植物が適切と考え、寄生植物コレクションより3種(ヒサウチソウ、セイヨウヒキヨモギ、コシオガマ)について調べたところ、セイヨウヒキヨモギが宿主植物であるヨモギによく誘引されることを見出した。シャーレで誘引を定量的に解析する手法を開発し、それを使って宿主の根から放出される誘引因子について調べ、水溶性の成分からは根の伸張方向をランダムにするものが発見された。HPLCによる化学分析より、その活性成分はストリゴラクトンと同じ保持時間を持ち、ストリゴラクトンを分解するHTLタンパク質で根のランダムな方向への伸張を起こす活性が消失したこと、人工ストリゴラクトンであるGR24で同様の活性が見られたことから、この活性成分がストリゴラクトンであると結論づけた。さらに、ただランダムにするだけではなく、根の重力応答を完全に抑圧することから、条件半寄生植物におけるストリゴラクトンの機能は、重力屈性の抑制と考えられた。また、阻害剤と蛍光プローブを用いた実験より、植物ホルモンであるオーキシンの極性輸送の制御を介してこの反応が起こることも見出した。
    当初の計画では、ストライガを用いてストリゴラクトンが誘引因子であることを立証する計画であったが、モデル系をセイヨウヒキヨモギに変更することで定量的な解析、化学遺伝学的な解析、蛍光プローブを用いたオーキシン局在の解析等が可能となった。さらに、真の誘引因子が揮発性成分であることを示唆する結果も得ており、ストリゴラクトンと真の誘引因子がオーキシンの極性輸送の制御を介して根の身長方向を決定するといった、本来最終目標としていた遺伝回路の基礎的な枠組みの概要が見えつつある。したがって、当初の計画より大幅な進展があったと考えている。
    今後は、以下に述べる二点にフォーカスを当て、研究を進める。(1)オーキシンの極性輸送をアウトプットに、ストリゴラクトンと揮発性因子の相互作用の解析を行う。異なる輸送体を標的するオーキシン輸送阻害剤を用い、ストリゴラクトンと揮発性因子それぞれへの作用を検討することで、どの輸送体が関与するかを明らかとする。さらに、これら因子が蛍光オーキシンの局在に与える影響、輸送阻害剤の影響等の観察を行う。(2)揮発性因子の同定を行う。現在、根から放出される揮発性因子を回収する手法のセットアップを進めている。根をゲルの表面に這わせて生育したものの空間部分を、シャーレペリスタポンプでC18カートリッジやDMSO等の有機溶媒に送り込み、それをゲルに加えて誘引を行う試験を行なっている。回収が確認でき次第、スケールアップを行い、GC-MSによる構造同定を試みる。

  2. モデル系統を用いた菌類におけるストリゴラクトン応答機構の解明

    研究課題/研究課題番号:20K20569  2020年7月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(開拓)

    土屋 雄一朗, 加藤 直樹

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:26000000円 ( 直接経費:20000000円 、 間接経費:6000000円 )

    大地に根を張り、大気中に葉を展開する植物は、全ての生命を支えるエネルギー源を光合成によって創出するだけではなく、環境を感知し、その情報を根を通して地下のエコシステムへ環流させることによって地球の生態系を支えている。植物が根から土中に放出するストリゴラクトンは、植物ホルモン、菌根菌との共生、寄生植物の宿主認識という3つのプロセスに関わるシグナル分子であるが、進化的に大きく離れた植物と菌類が同一のシグナル分子を認識する機構については不明な点が多く残されている。本研究では、遺伝学解析が可能な菌類におけるモデル系を新たに探索し、突然変異株の分離を通してストリゴラクトンシグナル伝達機構の解明を目指す。
    大地に根を張り、大気中に葉を展開する植物は、全ての生命を支えるエネルギー源を光合成によって創出するだけではなく、環境を感知し、その情報を根を通して地下のエコシステムへと環流させることによって地球の生態系を支えている。植物が根から土中に放出する情報分子の一つであるストリゴラクトンは、環境/植物/土壌微生物の相互作用を橋渡しする多機能なシグナル分子として知られている。本研究では、遺伝解析が可能な菌類のモデル系を新たに探索し、得られた知見を菌根菌へと翻訳することによって、これまで遺伝的コンポーネントが一つも同定されていない菌根菌におけるストリゴラクトンシグナル伝達機構の解明を目指す。今年度は、モデル菌株の探索をさらに進め、Chronostachis roseaとPurpureocillium lilacinumがストリゴラクトンに応答して菌糸の屈曲伸張を起こすだけではなく、ストリゴラクトン様の分子を自分自身で生産していることを見出した。さらに、モデル生物として汎用されている酵母においても、ストリゴラクトン様分子の生産と、ストリゴラクトンへの反応が見られ、非感受性変異株のスクリーニング等を非常に簡便に行える実験系の確立にも取り組んだ。また、ストリゴラクトン様分子の構造決定に向け、培養条件の検討、精製方法の検討等も行い、10Lスケールより逆層HPLCにて単一の活性フラクションを得るところまで来ている。更なる詳細な解析が必要ではあるが、NMRによるシグナルにはストリゴラクトンに共通で見られるブテノライド様の構造を持つ分子であることも推定された。
    当初の計画では、ストリゴラクトン非感受性変異株のスクリーニングを行う予定であったが、想定外に酵母がよく反応することを見出したため、遺伝学ツールの充実した酵母を用いた実験系の立ち上げを中心に行った。また、ストリゴラクトン様の分子を生産することも見出したため、この分子が実は糸状菌においてホルモンとして働いているとの仮説も考えられた。現在、菌類ではホルモンという概念が存在せず、新たな研究分野の開拓へとつながると期待される。概して、計画としてはやや遅れているものの、それを補う新たな発見もあり、総合的には概ね順調に進展していると考えている。
    今後は、ストリゴラクトン応答の詳細な表現型の解析を酵母を用いて進め、非感受性変異株のスクリーニングへと進める。それに先立ち、トランスクリプトーム解析よりストリゴラクトン応答性の遺伝子を同定し、GFPや栄養要求性レポーターを持つ系統を作成する。さらに、100Lスケールでの培養より、クロマトグラフ上で単一のピークが得られるまでストリゴラクトン様分子の精製を進め、NMRによる構造決定へと進める。

  3. 根寄生雑草ストライガが引き起こすアフリカ食糧問題の解決に向けた国際共同研究

    研究課題/研究課題番号:19KK0152  2019年10月 - 2023年3月

    科学研究費助成事業  国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

    槇原 大悟, 土屋 雄一朗, 菊田 真由実

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    担当区分:研究分担者 

    アフリカの穀物生産に甚大な被害をもたらしている根寄生雑草ストライガは宿主植物の根から分泌されるストリゴラクトン(SL)に応答して発芽する。ストライガの種子を人工SLにより宿主不在下で強制的に発芽させて枯死させる自殺発芽が有望な防除方法として提唱されてきた。申請者らは、安価に合成でき、環境負荷が極めて低く、極めて高活性な人工SL(SPL7)の開発に最近成功した。本研究では、ケニアの栽培環境におけるSPL7の自殺発芽剤としての有効性の検証、ストライガの薬剤耐性獲得に係わる遺伝的メカニズムの解明、防除技術普及のための社会経済的条件の探求に取り組み、SPL7を利用したストライガ防除技術の確立を目指す。
    2021年度はコロナ禍により海外渡航が困難であったため、ケニア現地での実験は遠隔でできる範囲で行った。今後の研究に使用するため、新たにストライガ種子を採集し、実験材料として適切であることを確認した。この種子を用いて発芽条件を詳しく調査し、土中でのコンディショニングと96穴プレートを使ったin vitro発芽試験法およびナイロンメッシュバッグを用いたポットでの発芽試験法を確立した。また、ポット栽培条件下におけるトウモロコシへのストライガの寄生実験を行い、ストライガ種子のコンディショニング期間、播種量、播種深度などを検討し、ポットでのストライガ寄生試験法を確立した。さらに、ポットでのストライガ自殺発芽試験のための処理条件を検討し、500nM SPL7を施用することでストライガの自殺発芽を起こせることを確認した。
    ストライガの全ゲノム配列は報告されていないため、名古屋大学が保有しているストライガ(スーダン系統)のトランスクリプトーム解析を進めた。次世代シーケンサーで得たストライガのゲノム配列データからゲノム配列の再構築を行うため、de novoアセンブリを進めた。
    一般的にはストライガ被害は施肥により軽減されるとされているが、本研究で実施した聞き取り調査では、ストライガ被害農家の約90%が施肥を行っていることが分かった。また、農家の意識調査からは、多くの農家がストライガを問題として認識しているものの、その発生メカニズムおよび適切な防除法に関する知識が不足している実態が明らかになった。さらに、ストライガ被害農家の位置情報と土壌や環境データを地図上に落とし込み、ストライガの発生と栽培環境条件の実態把握を進めた。
    2021年度はコロナ禍でケニアに渡航することが出来ず、またケニアでストライガが発生する7月頃にケニア国内での移動が制限されたため、農家に対する聞き取り調査、FTAカードによるストライガDNAの収集、農家圃場からの土壌サンプリングおよび圃場での栽培試験は延期せざるを得ない状況となった。
    コロナ禍は終息しておらずケニアへの渡航は困難な状況が続いているため、当面ケニアでの実験は現地の協力者に依頼して実施する。また、ストライガの出現が最も多くなる7月頃に、ストライガの種子を含む植物体および宿主作物の農家圃場からのサンプリング、および農家に対する聞き取り調査を現地の共同研究者に依頼して実施する。また、これまでにFTAカードに収集したストライガのDNAから多型検出を進める予定である。さらに、SPL7処理のタイミングおよび方法について検討するとともに土壌中でのSPL7の動態を詳しく調査する予定である。

  4. 寄生植物ストライガにおけるストリゴラクトンシグナル伝達機構の解明

    研究課題/研究課題番号:18H02459  2018年4月 - 2021年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    土屋 雄一朗

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:17420000円 ( 直接経費:13400000円 、 間接経費:4020000円 )

    ハマウツボ科の寄生植物であるストライガ(Striga hermonthica)は、トウモロコシやソルガムといった穀物に寄生し枯死させることが知られており、アフリカの食糧生産に甚大な被害を与えることが知られている。土中で休眠する種子は、宿主植物が近くで生育を始めるとその根から放出されるストリゴラクトン(SL)を感知して発芽することが知られており、本研究では化学遺伝学の手法で新たなシグナル伝達因子の同定を目指した。発芽抑制、発芽上限突破の2種のスクリーニングより有望な化合物が得られ、標的タンパク質の同定とその生化学的な機構の解明を行なった。
    ストライガをはじめとした寄生植物特有に見られる受容体のコピー数の増加の生物学的な意義が見出せていない現状において、本研究より受容体間に機能的な相互作用が存在することが示唆された。すなわち、土中に存在するSLの種類により発芽するか否かが決定されることを示唆しており、ストライガが寄生する宿主の種類をSLのブレンドを認識することで起こしていると考えられた。また、受容体ネットワークを制御することで発芽を抑制できることより、この原理を踏襲した発芽抑制剤の開発が可能となり、自殺発芽とは異なるアプローチでストライガの寄生を抑える方法へと発展することが期待される。

  5. 寄生植物ストライガの撲滅に向けたケミカルジェネティクス研究

    研究課題/研究課題番号:15KT0031  2015年7月 - 2018年3月

    土屋 雄一朗

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:18070000円 ( 直接経費:13900000円 、 間接経費:4170000円 )

    本研究では、アフリカで深刻な食糧問題を引き起こす寄生植物ストライガ(Striga hermonthica)を撲滅を目指して、自殺発芽によって土中の種子を自殺発芽に追い込むストリゴラクトン様人工化合物の開発を行った。低分子化合物スクリーニングより発見した人工化合物骨格に、ストリゴラクトンの活性部位を融合したハイブリット分子(コードネーム:SAMR690)を開発した。当該化合物は、フェムトモーラーレベルでストライガの発芽を刺激する非常に高活性な化合物であるとともに、菌根菌や作物への影響が最小限に抑えられたため、実用レベルでの効果が期待される。

  6. 寄生植物ストライガにおけるストリゴラクトンシグナル伝達機構の分子進化に関する研究

    研究課題/研究課題番号:15K07102  2015年4月 - 2018年3月

    土屋 雄一朗

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:5070000円 ( 直接経費:3900000円 、 間接経費:1170000円 )

    植物ホルモンであるストリゴラクトンは、寄生植物であるストライガの発芽を刺激するホストファクターである一方、宿主植物内では枝分かれの制御等様々な発生生理に関わる。本研究では、シロイヌナズナでのHYPOSENSITIVE TO LIGHT/KARRIKIN INSENSITIVE2(HTL/KAI2)を介したSL応答と、ストライガの発芽を刺激する機構の関連性を、光シグナル伝達のと相互作用の観点から探った。低分子化合物プローブを用いたアプローチより、シロイヌナズナとストライガではともに、HTL/KAI2を介した経路でSLシグナルを伝えることを明らかとした。

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