研究紹介

環境資源科学研究センター

統合メタボロミクス研究グループ

グループディレクター 斉藤 和季 (Ph.D.)
斉藤 和季 (Ph.D.)

細胞内の全代謝産物(メタボローム)を同定および定量し、ゲノム機能と対応させることがメタボロミクス研究です。植物界の代謝産物の化学的多様性は非常に大きく、20万種にのぼる化学物質があると言われています。植物が生産するこれらの多様な化合物群は、植物自身の生存にとって重要であるばかりでなく、食料、工業原料、エネルギー、医薬品、健康機能成分など我々人間の生存にも欠かせない機能を有します。当グループでは、主に高性能質量分析計を用いた網羅的な非ターゲット代謝産物解析とそれに基づいた未知遺伝子機能同定および代謝ネットワーク解明を行っています。植物のもつ多様な物質生産機能の基本原理の解明をシロイヌナズナなどのモデル植物を用いて行い、さらに農作物、薬用植物などの有用資源植物における特異的代謝産物の生産システムをゲノムレベルで解明するファイトケミカルゲノミクス研究を進めています。同時に、それらの結果得られた基礎的な知見を循環的資源開発に応用する研究も推進しています。

研究主分野

植物 & 動物学

研究関連分野

化学 / 生物学 & 生化学 / 分子生物 & 遺伝学 / 薬学 & 毒物学 / 農学 / 学際研究

  • 植物メタボロームの質量分析計を用いた精密ハイスループット解析の開発
  • 代謝産物同定のためのデータベースの構築とメタボロームデータ解析のバイオインフォマティクス
  • シロイヌナズナなどモデル植物やイネ、トマト、ダイズなど実用植物でのストレス応答、細胞分化および代謝機能分化に伴うメタボローム解析と遺伝子機能との関連付け
  • 統合オミクス手法による有用資源植物における、フラボノイド、テルペノイド、アルカロイド、含硫黄成分、脂質、糖質などの生合成や蓄積に関わる新規遺伝子の同定およびネットワーク解明と有用物質生産への応用

主要論文

  1. Matsuda, F., Nakabayashi, R., Yang, Z., Okazaki, Y., Yonemaru, J., Ebana, K., Yano, M. and Saito, K.:
    "Metabolome-genome-wide association study dissects genetic architecture for generating natural variation in rice secondary metabolism"
    Plant J., 81, 13-23 (2015)
  2. Sawai, S., Ohyama, K., Yasumoto, S., Seki, H., Sakuma, T., Yamamoto, T., Takebayashi, Y., Kojima, M., Sakakibara, H., Aoki, T., Muranaka, T., Saito, K. and Umemoto, N.:
    "Sterol Side Chain Reductase 2 Is a Key Enzyme in the Biosynthesis of Cholesterol, the Common Precursor of Toxic Steroidal Glycoalkaloids in Potato"
    Plant Cell. 26, 3763-3774 (2014)
  3. Okazaki, Y., Otsuki, H., Narisawa, T., Kobayashi, M., Sawai, S., Kamide, Y., Kusano, M., Aoki, T., Hirai, M.Y. and Saito, K.:
    "A new class of plant lipid is essential for protection against phosphorus depletion"
    Nature Commun., 26;4:1510. doi: 10.1038/ncomms2512 (2013)
  4. Nakabayashi, R., Sawada, Y., Yamada, Y., Suzuki, M., Hirai, M.Y., Sakurai, T and Saito, K.:
    "Combination of Liquid Chromatography-Fourier Transform-Ion Cyclotron Resonance-Mass Spectrometry with 13C-labeling for Chemical Assignment of Sulfur-containing Metabolites in Onion Bulbs"
    Analytical Chemistry, 85, 1310–1315 (2013)
  5. Bunsupa, S., Katayama, K., Ikeura, E., Oikawa, A., Toyooka, K., Saito, K. and Yamazaki, M.:
    "Lysine decarboxylase catalyzes the first step of quinolizidine alkaloid biosynthesis and coevolved with alkaloid production in Leguminosae"
    Plant Cell, 24, 1202-1216 (2012)
  6. Matsuda, F., Okazaki, Y., Oikawa, A., Kusano, M., Nakabayashi, R., Kikuchi, J., Yonemaru, J., Ebana, K., Yano, M. and Saito, K.:
    "Dissection of genotype-phenotype associations in rice grains using metabolome quantitative trait loci analysis"
    Plant J., 70, 624–636 (2012)
  7. Seki, H.*, Sawai, S. *, Ohyama, K. *, Mizutani, M., Ohnishi, T., Sudo, H., Odette Fukushima, E., Akashi, T., Aoki, T., Saito, K., and Muranaka, T.(*equal contribution).:
    "Triterpene functional genomics in licorice for identification of CYP72A154 involved in the biosynthesis of glycyrrhizin"
    Plant Cell, 23, 4112-4123 (2011)
  8. Kusano, M., Redestig, H., Hirai, T., Oikawa, A., Matsuda, F., Fukushima, A., Masanori, A., Watanabe, S., Yano, M., Hiwasa-Tanase, K., Ezura, H., and Saito, K.:
    "Covering chemical diversity of genetically-modified tomatoes using metabolomics for objective substantial equivalence assessment"
    PLoS ONE, 6(2): e16989 (2011)
  9. Masumoto, C., Miyazawa, S., Ohkawa, H., Fukuda, T., Taniguchi, Y., Murayama, S., Kusano, M., Saito, K., Fukayama, H. and Miyao, M.:
    "Phosphoenolpyruvate carboxylase intrinsically located in the chloroplast of rice plays a crucial role in ammonium assimilation"
    Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 107, 5226-5231 (2010)
  10. Fukushima, A., Kusano, M., Nakamichi, N., Kobayashi, M., Hayashi, N., Sakakibara, H., Mizuno, T. and Saito, K.:
    "Impact of clock-associated Arabidopsis pseudo-response regulators in metabolic coordination"
    Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 106, 7251-7256 (2009)

メンバーリスト

主宰者

斉藤 和季
グループディレクター

メンバー

榊原 圭子
上級研究員
梅基 直行
上級研究員
TANG Jianwei
研究員
岡咲 洋三
研究員
中林 亮
研究員
東 泰弘
研究員
KNOCH Eva
訪問研究員
小林 誠
テクニカルスタッフⅠ
西澤 具子
テクニカルスタッフⅠ
森 哲哉
テクニカルスタッフⅠ
菅原 聡子
テクニカルスタッフⅠ
佐々木 亮介
テクニカルスタッフⅠ
高野 耕司
テクニカルスタッフⅡ

お問い合わせ先

〒230-0045 神奈川県横浜市鶴見区末広町1丁目7番22号 中央研究棟 C714
Fax: 045-503-9489

kazuki.saito [at] riken.jp
※[at]は@に置き換えてください。

関連リンク

最新の研究成果

2017年3月6日: 報道発表資料
窒素を含む代謝物のメタボローム解析手法を開発
2016年10月24日: 報道発表資料
生薬「甘草」のゲノム解読に成功
2016年7月26日: 報道発表資料
毒のないジャガイモ
2015年5月26日: 報道発表資料
血圧上昇に関与する酵素を阻害する新規含硫黄代謝物を発見