カキ果実のプロアントシアニジン蓄積の組織学的解析とその分子生物学的制御機構の解明
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20K06038
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39030:Horticultural science-related
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| Research Institution | Ryukoku University |
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Principal Investigator |
米森 敬三 龍谷大学, その他部局等, 研究員 (10111949)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西山 総一郎 京都大学, 農学研究科, 助教 (50827566)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 果樹 / カキ / 渋味 / タンニン細胞 / 蓄積制御 |
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| Outline of Research at the Start |
プロアントシアニジン（PA）はカテキンやエピカテキンなどのフラバン-3-オールの重合体で、カキの渋味を呈する縮合型タンニンの骨格となる成分であり、カキ果実では果肉柔細胞の異形細胞であるタンニン細胞の液胞中にのみ、このPAポリマー（タンニン）が多量に蓄積され、その蓄積過程の差異によって、完全甘ガキの品種群と完全甘ガキ以外の品種群（完全渋ガキ、不完全甘ガキ、不完全渋ガキ）が生じる。本研究では、タンニン細胞はどこから分化するのか、カキ果実中のタンニンはなぜタンニン細胞のみに蓄積するのか、タンニン蓄積を制御する要因は何か、などの点を解明するために、組織学的手法を用いた実験を計画している。
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| Outline of Annual Research Achievements |
カキ果実は幼果期には甘ガキでも渋ガキでも強い渋味を呈する。これは果実柔細胞中のタンニン細胞に蓄積されるカテキンやエピカテキンなどのフラバン-3-オールを構成成分としたプロアントシアニジン(PA)によっている。このPAがなぜタンニン細胞にのみ蓄積するのか、また、タンニン細胞はいつ、どのような過程で果実柔細胞中に分化するのかという点はこれまでに解明されていない。一方、タンニン細胞へのタンニン蓄積過程には、カキ品種群によって大きな差異があり、果実発育初期に蓄積が停止する完全甘ガキ品種群と、成熟前までその蓄積が継続する完全甘ガキ以外の品種群(完全渋ガキ、不完全甘ガキ、不完全渋ガキ)があり、タンニン蓄積を制御する原因遺伝子に関しても現在まで明らかにされていない。そこで本研究では、これらの点の解明に近づくため、TEM（透過型電子顕微鏡）による組織細胞学的観察、PAの基本構成成分であるフラバン-3-オールの分析、PA蓄積を制御する原因遺伝子の探索などに関しての実験を実施した。昨年度までの実験で、TEMによるタンニン細胞観察では、常法ではTEM観察のための超薄切片作製が非常に困難であるが、新たに用いたFIB-SEMは非常に有効な手法である可能性が示唆された。そこで、この手法を用いて再度、完全甘ガキ‘富有’と完全渋ガキ‘倉光’に関して、果肉のタンニン細胞の観察を実施し、タンニン細胞の細胞壁の開口部の存在を確かめると同時に、タンニン細胞間の開口部がタンニン細胞-柔細胞間と比べて大きいことを再確認した。さらに、これまでに開発した完全甘ガキを判別するための分子マーカーでは判別できない新たな交雑後代を見出したため、この個体を用いて、PA蓄積を制御する原因遺伝子が座乗すると考えられる領域内に存在する遺伝子群を比較調査し、いくつかの甘渋性制御遺伝子候補を見出すことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究がやや遅れているとする大きな理由は、昨年度同様、新型コロナウイルス感染拡大による第7波と第8波の到来に起因している。今回はオミクロン変異株の出現によって、感染拡大がこれまでよりも急速で、感染者数も多く、大きな波が夏期と冬期の2回にわたって出現した。また、研究分担者が本年度より国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))に採択され、これによって1年間、渡航したことも本研究の遅れにつながった一つの理由にあげることが出来る。これらの理由によって、特に、予定していたカキのカルスを用いたFIB-SEMによる組織細胞学的観察に支障が生じ、本年度はその実験結果を得ることが出来ず、本研究の進捗が遅れた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度実施することができなかった、タンニン細胞の分化過程の組織学的観察に有効であると考えられる、カキのカルスを用いた調査を進める。これまでにも光学顕微鏡観察で、カルス細胞にもタンニン細胞が分化することが確かめられているので、FIB-SEM法を用いたカルス細胞の微細構造の観察を実施し、タンニン細胞の細胞間連絡を中心に調査することで、タンニン細胞の分化機構を細胞学的に解析する。さらに、本年度の成果である甘渋性判別マーカーが機能しない交雑個体から特定した甘渋性発現に関与する可能性が考えられたいくつかの候補遺伝子に関して、それぞれの候補を他の交雑個体群、完全甘ガキとそれ以外の品種群の品種を用いて、遺伝子発現と甘渋性形質の関連を調査することで、甘渋性制御に関わる遺伝子の特定を目指す。
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
