| Project/Area Number |
23K23597
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| Project/Area Number (Other) |
22H02332 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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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 | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
Fukuda Naoya 筑波大学, 生命環境系, 教授 (80251023)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江面 健太郎 国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, 生物資源・利用領域, 任期付研究員 (20827414)
野中 聡子 筑波大学, 生命環境系, 助教 (50580825)
草野 都 筑波大学, 生命環境系, 教授 (60415148)
有泉 亨 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (70575381)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | レタス / 一過性複合環境制御処理 / 転写調節因子 / フェニルプロパノイド経路 / フラボノイド経路 / 一過性発現 / クロロゲン酸 / フェニルプロパノイド合成系 / 環境ストレス / 複合環境制御 / メタボローム解析 / 網羅的遺伝子発現解析 / ポストハーベスト処理 / 転写調節因子探索 |
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| Outline of Research at the Start |
研究担当者らは，青色光照射、連続照明，高CO2濃度という異なる環境因子の組み合わせにより，レタス幼植物体でポリフェノールの一種であるクロロゲン酸（CGA）含有量が通常の13～20倍にも増加する現象を発見した．環境的ストレス刺激により，植物でこうした抗酸化機能を持つポリフェノール類の蓄積が促進されることがある．しかし，複合環境因子間の相互作用がこうした抗酸化機能に及ぼす影響については未だに不明な点が多い．本研究では，レタスのCGA合成に影響する複合環境因子の作用メカニズムを解明した上で，環境制御と遺伝子組換え／ゲノム編集技術の組み合わせにより，レタス類で機能性物質蓄積を選択的に制御する技術的可能性を探る．
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| Outline of Final Research Achievements |
Metabolomic and transcriptomic analyses were conducted on lettuce plants cultivated under 16 distinct environmental conditions, combining factors such as light quality, photoperiod, air temperature; concentration, and temperature, to investigate the mechanisms underlying chlorogenic acid (CGA) accumulation. The results revealed that caffeic acid, a precursor in the CGA biosynthetic pathway, showed a strong positive correlation with CGA levels. Furthermore, CGA accumulation was significantly elevated in transgenic lines overexpressing PAL2, suggesting that upstream metabolic processes are highly responsive to environmental factors. In addition, a set of candidate transcription factor genes associated with CGA biosynthesis was identified, among which the environmental expression patterns of HY5 and MYB4 closely mirrored CGA accumulation trends. Moreover, transient environmental treatments over a 48-hour period successfully induced high levels of CGA accumulation in lettuce.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究の成果は，レタスにおける健康機能性を有するポリフェノール類の代謝および蓄積に関するメカニズムの一端を解明するものである．その結果として，環境因子とポリフェノール合成系との関わり合いから，鍵酵素の特定とその制御因子を突き止めることに成功した．こうした本研究の結果は，分子育種によるレタスの高品質化を実現する知見になることが期待できる．加えて，環境制御による高機能化レタス栽培技術を確立することにつながる可能性があり，収穫後の一過性環境処理という新しいレタスの品質改善技術の端緒を示すことができた．
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