Genetic control of long term storage in melons

• Project/Area Number: 19H02948
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39030:Horticultural science-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 牛島 幸一郎 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (20379720)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中野 龍平 京都大学, 農学研究科, 准教授 (70294444) ; 池田 和生 山形大学, 農学部, 准教授 (80555269) ; 門田 有希 岡山大学, 環境生命科学学域, 准教授 (30646089)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000); Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2021: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2019: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
• Keywords: エチレン / 変異体 / メロン / エチレン合成 / 果実成熟 / 果肉軟化 / GWAS / 成熟 / 果実 / エチレン生合成 / 果実軟化 / 棚持ち性

Outline of Research at the Start

果実として非常に人気の高いメロンであるが，日本人が好むメルティング質でジューシーな果肉の品種の棚持ち性は良いとは言いがたい．メロン品種は様々な変異に富んでおり，果肉軟化が非常に緩慢で棚持ち性の高い品種が存在する．本申請では，棚持ち性の良い品種を親とした分離集団を利用して，GWAS解析などの遺伝解析を通じて，原因遺伝子座の特定を行う．マーカー作出に加え，最終的には遺伝子組換えなどで原因遺伝子の特定に繋げたい．

Outline of Annual Research Achievements

R5年度はR4年度にサンプリングしたF2集団のメロン果肉サンプルやハネデュのエチレン処理果実の時間的・空間的に異なるサンプルについてRNA-seq解析を行った。様々な部位や時間、形質毎にサンプルをピックアップして発現変動する遺伝子（DEG）を検出した。しかし、これまで同様に本研究で同定したエチレン合成関連遺伝子座であるET8周辺では、エチレン合成に関わると考えられるDEGは見いだされなかった。
これまでの解析からメロンの参照配列であるDHL92ゲノムにおいてET8周辺にはエチレンシグナルに関連すると予測できる遺伝子が乏しいことが分かっている。そもそもDHL92は果実成熟がエチレンの影響を受けないノンクライマクテリック型果実であり、参照配列として不適である可能性が考えられた。そこで、参照配列をクライマクテリック型果実であるアールスフェボリット春系3号のゲノムに変更し、GWAS解析からRNA-seq解析まで一通りの解析を行ったが、やはりエチレンシグナルに関与すると考えられる遺伝子について、その候補は得られなかった。
ET8は異なる二つの集団の解析で支持されている遺伝子座であり、ET8自体の存在は確度が高いと考えられる。したがって、参照配列の中に候補遺伝子が無いか遺伝子としてアノテーションされていない可能性がある。実際にET8周辺の上流・下流の1MbにわたってDHL96と春系3号の遺伝子を比較すると予想以上の数の遺伝子が異なっている。このことを考慮すると実際に集団の親に利用したシャランテやハネデュで参照ゲノムを構築、解析する必要があると考えられた。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Presentation] メロンにおける改良 MIG-seq 利用の検討とエチレン合成関連遺伝子座の再評価 (2023)
  • Author(s): 影山 竜一，西村 和紗，中野 龍平，池田 和生，加藤 鎌司，久保 康隆，赤木 剛士，牛島 幸一郎
  • Organizer: 日本育種学会
• [Presentation] メロンの成熟エチレン合成に関わる遺伝子座の同定とトランスクリプトーム解析 (2021)
  • Author(s): 小林和真・合田駿平・池田和生・赤木剛士・ 久保康隆・中野龍平・牛島幸一郎
  • Organizer: 園芸学会
• [Presentation] メロン軟化遅延系統の遺伝的制御とトランスクリプトーム解析 (2021)
  • Author(s): 田駿平，池田和生，小林和真，赤木剛士，加藤鎌司，久保康孝，中野龍平，牛島幸一郎
  • Organizer: 園芸学会
• [Presentation] The Genetic Control of Long Shelf Life in Melon (Cucumis melo L.) (2020)
  • Author(s): Shumpei Goda, Toshiki Hatanaka, Takashi Akagi, Yasutaka Kubo, Ryohei Nakano and Koichiro Ushijima
  • Organizer: Plant and Animal Genome Conference XXVIII
  • Int'l Joint Research