枝変わりカーネーション品種群を用いた枝変わり花色変異機構の解明

• Project/Area Number: 19K06035
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39030:Horticultural science-related
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 鳴海 貴子 香川大学, 農学部, 准教授 (30469829)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高村 武二郎 香川大学, 農学部, 教授 (40253257)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥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: カーネーション / 枝変わり / フラボノイド生合成関連遺伝子 / 花色

Outline of Research at the Start

カーネーションの多様な花色は、従来の交雑育種だけではなく、枝変わり突然変異によっても生じることが知られている。そのため、枝変わり突然変異もまた品種改良の手段一つとして考えられており、多数の枝変わり品種が登録されている。花色変異した枝変わり品種が多数存在するにも関わらず、その花色変異の分子生物学的メカニズムに関しては報告が少ない。そこで本研究では、花色変異の系譜が明確な枝変わり品種群「ミナミシリーズ」9品種および「ミニティアラシリーズ」6品種を用い、枝変わり花色変異に関わる原因遺伝子の特定を通して、枝変わり花色変異発生機構を明らかにすることを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

本年度は, 「ミニティアラシリーズ」の 各花弁発達段階における花色素分析およびフラボノイド生合成関連遺伝子の解析を行った.
花色素分析の結果, 主要花色素として未同定のアントシアニン（An1）, ペラルゴニジン3,5ジグルコシド（Pg3,5dG）およびカルコン2’グルコシド（Ch2’G）が検出され. それらの花色素の蓄積量は, 各品種で異なることが明らかとなった.
フラボノイド生合成関連遺伝子の解析の結果, カルコン異性化酵素遺伝子（CHI1およびCHI2）, ジヒドロフラボノール4-還元酵素遺伝子（DFR）, グルタチオンS-転移酵素遺伝子（GSTF2）およびCh2’Gの蓄積に関与する遺伝子であるカルコン2’ 配糖化酵素遺伝子（CHGT3）は, 各品種で発現パターンが異なることが明らかとなった.
‘ミニティアラベビーピンク’は‘ミニティアラピンク’と比べてCHI1, CHI2およびDFRの発現量が少なく, さらにGSTF2がほとんど発現していなかった. また‘ミニティアラピンク’と比べてAn1およびPg3,5dGの花弁への蓄積量が少なかった. 以上の結果から, ‘ミニティアラピンク’から‘ミニティアラベビーピンク’への花色変異は, これらの遺伝子の低発現により, これらの花色素の蓄積量が減少したことに起因すると推定された. ‘ミニティアラミルクホワイト’は‘ミニティアラピンク’と比べてCHI1およびCHI2の発現量が少なく, さらにDFRおよびGSTF2がほとんど発現していなかった. また‘ミニティアラミルクホワイト’はAn1およびPg3,5dGを花弁にほとんど蓄積していなかった. 以上の結果から, ‘ミニティアラピンク’から‘ミニティアラミルクホワイト’への花色変異は, これらの遺伝子の低発現により, これらの花色素の蓄積量が減少したことに起因すると推定された.