Clarification of the mechanism on watercourse development in apple fruits related to dynamics of water and sorbitol metabolism
| Project/Area Number |
21H02180
|
|---|
| 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 | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
鈴木 卓 北海道大学, 農学研究院, 教授 (30196836)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
春日 純 帯広畜産大学, 畜産学部, 准教授 (40451421)
実山 豊 北海道大学, 農学研究院, 講師 (90322841)
上野 敬司 酪農学園大学, 農食環境学群, 准教授 (90441964)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
|
|---|
| Keywords | リンゴ / 果実 / みつ症 / ソルビトール / MALDI-TOF MS / みつ症果 / スクロース / 13C / MALDI-TOF MS imaging / マルチ / 針金リング / 水分動態 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
リンゴのみつ症果は消費者が好む果実形質の一つだが、その発生原因は不明であり、品種間差および年時間差が顕著である。このため、みつ症果実の安定生産を図ることは、現状では難しい。リンゴのみつ症組織には糖アルコールのsorbitolが集積していることから、従来sorbitolの集積がみつ症組織発達の主要因と考えられてきた。研究代表者らは、Cryo-SEMでみつ症組織を観察したところ細胞間隙に水溶液が充満していることを確認した。そこで、果実内水分動態およびsorbitol代謝能の両面からみつ症果発生と連動した品種間比較を行い、その原因を明らかにして、栽培および育種技術へ応用しようと考えた。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
1）圃場試験：これまでの研究結果を受け、みつ症果を発生する‘こうとく’および‘Red Gold(RG)’の成木で、全面マルチおよび主枝に施した針金リング処理がみつ症果の発生に及ぼす影響を調べた。みつ症発生程度は、新たに開発した「R」を用いた学習法により評価した。みつ症発生程度は、両品種とも針金リング区で、対照区と比べ有意に高かった。
２）人為的みつ症果作出の試み：成熟期の‘ふじ’果実に、プレッシャーチャンバーを用いて切り花染色剤を添加したソルビトール溶液を注入したところ、果托の維管束周辺組織が染色され、顕微鏡観察の結果、導管組織が染色されていることを確認した。
３）果肉細胞の機能：‘こうとく’、‘RG’および‘王林’の果肉から調製したマイクロソーム画分を用い、抗アクアポリン抗体および抗スクローストランスポーター抗体を用いて、ウェスタンブロッティングを行った。抗PIP1抗体および、抗SUC3抗体で特定のバンドの検出ができ、PIP1は‘こうとく’、‘王林’および‘RG’の順に強く検出された。
４）MALDI-TOF MS imaging：7月下旬に採取した‘こうとく’の未成熟果を表面殺菌後、無菌条件下で縦および横に切断した切断面を0.5Mの[1-13C]sorbitol添加のMS培地で72時間培養し、MALDI-TOF MS imagingによる観察を行った。この場合、IAA、zeatinおよびGA4+7を染み込ませたろ紙片を培地と果肉の間に挟み、ソルビトール代謝に及ぼす影響を調べようとしたが、培養中にろ紙が動いたため、良好な結果は得られなかった。
５）‘こうとく’、‘RG’および‘王林’の9月16日、10月1日、10月18日および11月1日に採取した果実についてソルビトールデヒドロゲナーゼ(SDH)活性を測定したが、果実成熟または品種に伴う明確な差違は認められなかった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
圃場試験では、新たに「R」を用いた学習法を導入し、精度よくみつ症発症程度を評価できるようになった。その結果、針金リング処理がみつ組織の発生を増大させるというこれまでの研究結果を、‘こうとく’および‘RG’の２品種で再確認することができた。[13C]sorbitolを基質として果肉組織内で合成されたsucroseの果肉組織内分布をMALDI-TOF MSIで可視化する方法で、sorbitolを基質としたsucrose合成活性が果芯部よりも果托の皮層部側で高いことを再確認したが、各種植物ホルモンがsorbitol代謝に及ぼす影響を明らかにすることはできなかった。組織培養の方法に工夫が必要と考えられる。次に、果肉組織に含まれるアクアポリンおよびスクローストランスポーターをウエスタンブロッティング法により定量化し、品種間で比較することが可能になった。この方法を用いて、みつ症発症前後の果肉細胞の機能の変化を追跡できるものと考えている。また、ソルビトールデヒドロゲナーゼ(SDH)活性にみつ発生と関連した品種間差は認められなかった。以上の経過を総合的に評価すれば、研究は概ね順調に進行しているものと考えられる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
１）圃場試験：これまでの研究結果を踏まえ、引き続き針金リング処理の効果について検証する。また、新たにみつ症果発生に及ぼす光の影響を見るため、白マルチ区および果実への波長変換フィルム被覆区を設け、無処理（対照）区の果実と比較する。この場合、みつ症発生程度の評価だけでなく、果実着色および果肉組織の各種成分含量に及ぼす各処理の影響についても明らかにする。
２）組織の微細構造：果肉組織のアクアポリン濃度（密度）に品種間差が存在する可能性が認められたため、その分布を免疫電顕法により確認し、果肉のみつ症発生前後で分布に違いが生じるかを確認する。
３）MALDI-TOF MS imaging：[1-13C]sorbitolから合成されたsucroseを可視化できたことから、[1-13C]sorbitolに各種植物ホルモンを併せて処理し、sorbitolからのsucrose合成に及ぼすzeatinの影響を可視化する実験を行う。この場合、組織培養の際ろ紙を使わず、寒天培地にzeatinを直接添加する方法で実験を行う。
４）Sorbitolおよびsucrose代謝関連酵素活性の解析：関連する酵素の活性に及ぼすzeatinの影響について検証する。
|
Report
(2 results)
Research Products
(2 results)
