Molecular breeding of floricultural crops for greening of petals and flower life extension and their mechanisms

• Project/Area Number: 15H04449
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Horticultural science
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Shiratake Katsuhiro 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (90303586)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000); Fiscal Year 2017: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2016: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2015: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
• Keywords: 花弁緑色化 / 花持ち性向上 / 花形改変 / 分子育種 / オミクス / 花弁特的プロモーター

Outline of Final Research Achievements

Petal specific InMYB1 promoter from morning glory functions recognizing petal identity at cell level, but not whole2 position in shoot apical meristem. In the upstream region of InMYB1, the 332-121 b upstream region contains cis-element, which defines petal identity. We produced the vector harboring 3 repeats of the 332-121 b upstream region of InMYB1 for molecular breeding of floricultural crops. GPP gene from rice can induce greening, morphological change and life extension in the petals of Arabidopsis, morning glory and petunia. These changes caused by addition of leaf identity to petals.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究において，アサガオ由来花弁特的InMYB1プロモーターが，花弁のidentityを細胞レベルで認識して作動すること，InMYB1上流332-121 bに花弁特異性を規定する領域が存在することを明らかにしたことは，植物生理学的における学術的意義が大きい．また，このInMYB1プロモーターベースとし，花弁特異的な遺伝子発現を誘導する形質転換ベクターを開発し，アサガオやペチュニアの花を緑色化すると共に，花弁の老化を遅延できることを示したことは，花きの分子育種の発展に大きく貢献するものであり，その社会的意義は大きい．

Research Products

• [Journal Article] ゲノム編集による作物育種 (2018)
  • Author(s): 白武勝裕
  • Journal Title: バイオテック東海 Volume: 82 Pages: 8-13
• [Journal Article] InMYB1 promoter functions petal-specifically by recognizing petaloid cell identity (2016)
  • Author(s): Azuma M., Mitsuda N., Goto K., Oshima Y., Ohme-Takagi M., Otagaki S., Matsumoto S. and Shiratake K.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 57 Issue: 3 Pages: 580-587
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A petal-specific InMYB1 promoter from Japanese morning glory: a useful tool for molecular breeding of floricultural crops (2016)
  • Author(s): Azuma M., Morimoto R., Hirose M., Morita Y., Hoshino A., Iida S., Oshima Y., Mitsuda N., Ohme-Takagi M. and Shiratake K..
  • Journal Title: Plant Biotechnol. J. Volume: 14 Issue: 1 Pages: 354-363
  • DOI: 10.1111/pbi.12389
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 花器官特異的プロモーターを用いた花き新形質を誘導する転写因子の探索 (2018)
  • Author(s): 関口なつみ，大島良美，白武勝裕，佐々木克友，光田展隆
  • Organizer: 平成30年度園芸学会春季大会
• [Presentation] ゲノム編集による作物育種 ～現状・問題点・これから～ (2018)
  • Author(s): 白武勝裕
  • Organizer: NPO法人東海地域生物系先端技術研究会 平成30年度第１回セミナ
  • Invited
• [Presentation] 園芸学研究は新しい生物学の流れをどう取り入れて発展して行くべきか (2018)
  • Author(s): 白武勝裕
  • Organizer: 園芸学会平成30年度春季大会小集会
• [Presentation] 緑色の花きを作出する分子育種 (2017)
  • Author(s): 白武勝裕
  • Organizer: 第4回メタボローム勉強会
  • Invited
• [Presentation] 花弁特異的プロモーターと転写因子を用いた新形質花きの開発 (2017)
  • Author(s): 関口なつみ，大島良美，白武勝裕，佐々木克友，光田展隆
  • Organizer: 平成29年度園芸学会春季大会
• [Presentation] アサガオ由来花弁特異的InMYB1プロモーター (2017)
  • Author(s): 白武勝裕，東未来，森本玲奈，森田裕将，星野敦，飯田滋，大島良美，坂本真吾，光田展隆，高木優，後藤弘爾
  • Organizer: 第9回アサガオ研究集会
  • Invited
• [Presentation] 花弁特異的プロモーターの開発と緑の花を作る花きの分子育種 (2017)
  • Author(s): 白武勝裕
  • Organizer: 鹿児島大学大学院農学研究科「園芸栽培生理学特論」特別セミナー
• [Presentation] 果樹・果菜・花きの品質向上を目指した分子基盤研究 (2017)
  • Author(s): 白武勝裕
  • Organizer: 農学中手の会・第２回研究集会
• [Presentation] 新しい作物の品種改良技術「ゲノム編集」とは？ (2017)
  • Author(s): 白武勝裕
  • Organizer: 第9回サイエンスカフェかごしま
  • Invited
• [Presentation] バラゲノムにおけるTy1/copia 群レトロトランスポゾンRoRE1 のシークエンス解析およびコピー数測 (2017)
  • Author(s): 加藤大地，河村耕史，中尾壮志，松本省吾，白武勝裕，太田垣駿吾
  • Organizer: 平成29年度園芸学会秋季大会
• [Presentation] Dynamic Vacuoles in Plants 2017 (2017)
  • Author(s): Katsuhiro Shiratake
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 花きの分子育種に有効な花弁特異的プロモーターの開発とその作動機構の解明 (2016)
  • Author(s): 東未来，白武勝裕
  • Organizer: 花色研究会
  • Place of Presentation: 神戸大学
  • Year and Date: 2016-03-29
  • Invited
• [Presentation] アサガオ由来花弁特異的InMYB1プロモーターの作動機構の解明 (2016)
  • Author(s): 東未来，森本玲奈，猫橋茉莉，森田裕将，星野敦，飯田滋，大島良美，坂本真吾，光田展隆，高木優，後藤弘爾，白武勝裕
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] 花弁特異的プロモーターと緑花作出のバイオテクノロジー ～花弁のidentityとは？～ (2016)
  • Author(s): 白武勝裕
  • Organizer: 第3回メタボローム勉強会
  • Place of Presentation: 理化学研究所鶴岡メタボロームキャンパス
  • Year and Date: 2016-02-13
  • Invited
• [Presentation] 園芸作物の品質向上を目指した分子基盤研究 (2016)
  • Author(s): 白武勝裕
  • Organizer: 果樹類の挿し木苗研究にかかる発根促進研究交流会
  • Invited
• [Presentation] 果樹・果菜・花きの品質向上を目指した分子基盤研究 (2016)
  • Author(s): 白武勝裕
  • Organizer: 農学中手の会・第２回研究集会
• [Presentation] 花弁特異的InMYB1プロモーターの花弁特異的発現誘導機構の解明 第5報： InMYB1プロモーターの多様な環境下における花弁特異性の検証 (2015)
  • Author(s): 東未来，太田垣駿吾，松本省吾，白武勝裕
  • Organizer: 平成27年度園芸学会秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
  • Year and Date: 2015-09-26
• [Presentation] 花色改変を目指した花卉の分子育種 (2015)
  • Author(s): 堀川あゆ美，小田桃子，山溝千尋，大宮あけみ，市川裕章，太田垣駿吾，松本省吾，白武勝裕
  • Organizer: 平成27年度園芸学会秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
  • Year and Date: 2015-09-26
• [Patent(Industrial Property Rights)] 植物形質調節剤（花の寿命延長、花弁の形、花弁の緑色化を誘導する遺伝子） (2018)
  • Inventor(s): 白武勝裕，小田桃子，堀川あゆ美，牧野治子
  • Industrial Property Rights Holder: 白武勝裕，小田桃子，堀川あゆ美，牧野治子
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2018-073960
  • Filing Date: 2018
• [Patent(Industrial Property Rights)] A petal-specific InMYB1 promoter from Japanese morning glory: a useful tool for molecular breeding of floricultural crops (2016)
  • Inventor(s): Shiratake K and Azuma M
  • Industrial Property Rights Holder: Shiratake K and Azuma M
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2016
  • Overseas