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Association analysis between flavor contents and DNA polymorphisms of flavor related genes in Iwateyamanashi (Pyrus ussuriensis var. aromatica)

Research Project

Project/Area Number 19K06017
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 39030:Horticultural science-related
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

KATAYAMA HIRONORI  神戸大学, 農学研究科, 准教授 (50294202)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords香気関連遺伝子 / イワテヤマナシ / Alcohol Acyl Transferase / QTL / 香気成分 / DNAマーカー / NGS / de novo アセンブル / AAT / denovoアセンブル / Iso-seq / GUSレポーターアッセイ / 大腸菌発現系 / 関連解析 / 幸水 / AAT1遺伝子
Outline of Research at the Start

香りナシの育成に向けて、未利用遺伝資源であるイワテヤマナシを活用する。ニホンナシにはなく、イワテヤマナシが持つ有用形質の一つである果実の香気成分生成の分子メカニズムを明らかにする。香り豊かなイワテヤマナシの‘ナツナシ’が持つエステル香気成分を発現するAAT1遺伝子を単離して、なぜ‘ナツナシ’が香気を発するのか?遺伝子レベルで原因の究明を試みる。また単離したAAT1遺伝子配列から香りナシ育種のためのDNA選抜マーカーを作出し、今後の香りナシ新品種育成に貢献するための基盤づくりを行う。

Outline of Final Research Achievements

To address the molecular mechanisms underlying fruit flavor synthesis in Iwateyamanashi germplasm, QTL for ethyl esters was mapped on LG2 in Iwateyamanashi using F1 population between Japanese pear 'Kousui' (Pyrus pyrifolia) and Iwateyamanashi 'Natsunashi' (Pyrus ussuriensis). On the basis of whole genome data for 'Natsunashi'and 'Kousui'by long read NGS, two AAT (alcohol acyltransferase AAT1 and AAT2) genes were located tandemly on LG2 of both. Allelic PuAAT1-2 and PuAAT2-2 genes were truncated and deleted from LG2 in 'Natsunashi'. Though single amino acid substitution and in/del were found in comparison of coding regions of PuAAT2-1 and PaAAT2-1, no mutation was detected between PuAAT1-1 and PaAAT1-1. After Iso seq analysis for 6 alleles, all constructs harbouring promoter regions connected with GUS reporter gene were active transiently in 'Kousui' fruit. Mutation detected by MdAAT1-19 marker in PuAAT2 was significantly associated with ester content in F1 and BC1F1 progenies.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

香りナシ育成の交配親として豊かな香りを持つイワテヤマナシに注目しており、すでに多様な香りを有する2集団を得ている。しかしナシの香りの分子メカニズムは不明である。本課題ではフルーティーな果実香気を有する‘ナツナシ’の第2連鎖群(LG2)に香気エステル合成の鍵酵素をコードする2個のAAT遺伝子を単離・同定した。発散香気がほとんど無いニホンナシ‘幸水’にもAAT遺伝子が存在しており、香りが弱い原因を解明すべく2個のAAT遺伝子の制御領域の活性を調査したが差異はなかった。現在、AATタンパク質の酵素活性を調査中である。香りナシ育種選抜用としてAAT遺伝子近傍の11種類のDNAマーカーを開発した。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2021 2019 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] 知っていたいこんな品種(120)「個性豊かなイワテヤマナシ在来品種(前編)」2021

    • Author(s)
      片山寛則
    • Journal Title

      果実日本

      Volume: 76 Pages: 28-31

    • NAID

      40022500603

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      片山寛則
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      果実日本

      Volume: 76 Pages: 18-21

    • NAID

      40022597765

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      水の文化

      Volume: 68 Pages: 12-15

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      Volume: 76 Pages: 28-31

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  • [Journal Article] Iwateyamanashi as novel pear genetic resources2019

    • Author(s)
      片山寛則
    • Journal Title

      Journal of Crop Research

      Volume: 64 Issue: 0 Pages: 1-9

    • DOI

      10.18964/jcr.64.0_1

    • NAID

      130007703910

    • ISSN
      1882-885X, 2424-1318
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ナシの官能評価と成分分析による香気プロファイリングとDNAマーカーの開発2021

    • Author(s)
      片山寛則
    • Organizer
      園芸学研究第20巻別2,p44-45.(岐阜大学)公開シンポジウム
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    • Invited
  • [Presentation] ニホンナシXイワテヤマナシ交雑集団における香り関連遺伝子に連鎖するDNAマーカーの開発2021

    • Author(s)
      服部哲士,鈴木光宏,大原朋花,岸本祐子,國久美由紀,保坂ふみ子,辻野希,吉田康子,高田教臣齋藤寿広,齋藤寿広,山本俊哉,片山寛則
    • Organizer
      園芸学研究第20巻別1,p30. (筑波大学)
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      服部哲士,鈴木光宏,大原朋花,岸本祐子,國久美由紀,保坂ふみ子,辻野希,吉田康子,高田教臣,齋藤寿広,山本俊哉,片山寛則
    • Organizer
      園芸学研究第20巻別1
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  • [Presentation] ナツナシにおいて香気成分のQTLを示した領域へのAAT (alcohol acyl transferase) 遺伝子のマッピング2019

    • Author(s)
      岸本祐子,関本陽介,保坂ふみ子,上野真奈,山本俊哉,吉田康子,齋藤寿広,名田麻希子,片山寛則
    • Organizer
      園芸学研究第18巻別1
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      大橋亮太,布山郁恵,齋藤寿広,金沢功,藤井美穂,山本俊哉,片山寛則
    • Organizer
      園芸学研究第18巻別1
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  • [Remarks] リサーチマップ

    • URL

      https://researchmap.jp/HironoriKatayama

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  • [Remarks] 神戸大学農学研究科附属食資源教育研究センターのホームページ

    • URL

      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/ans-foodres/b_03_edu_03.html

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  • [Remarks] 神戸大学研究者紹介システム

    • URL

      https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/profile/ja.7c1727994825ce4d520e17560c007669.html

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-12-25  

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