Multi-omics study for understanding of secondary metabolite accumulation in grape berry and its application

• Project/Area Number: 24380019
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Horticulture/Landscape architecture
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: SHIRATAKE Katsuhiro 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (90303586)
• Research Collaborator: NAKABAYASHI Ryo ; FUKAO Yoichiro ; MARTINOIA Enrico ; JASINSKI Michal
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥19,240,000 (Direct Cost: ¥14,800,000、Indirect Cost: ¥4,440,000); Fiscal Year 2014: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2013: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2012: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
• Keywords: ブドウ / 二次代謝 / アントシアニン / レスベラトロール / トランスクリプトミクス / プロテオミクス / メタボロミクス / 代謝マップ / 二次代謝産物 / オミクス解析 / アントシアン / 果皮 / 培養細胞

Outline of Final Research Achievements

Grape accumulates several secondary metabolites, such as catechin, resveratrol and anthocyanin. In this study we profiled inductions of different secondary metabolite accumulations by different stimuli in grape berry skins or in grape culture cells using multi-omics, i.e. combination of transcriptomics, proteomics and metabolomics. This study revealed clear inductions of anthocyanin synthetic pathway in grape skin during berry ripening and in grape cells by light irradiation, and resveratrol synthetic pathway in grape skins by ultra violet irradiation and in grape cells by elicitor+jasmonic acid treatment.

Research Products

• [Journal Article] Multi omics in grape berry skin revealed specific induction of stilbene synthetic pathway by UV-C irradiation. (2015)
  • Author(s): Suzuki M., Nakabayashi R., Ogata Y., Sakurai N., Tokimatsu T., Goto S., Suzuki M., Jasinski M., Martinoia E., Otagaki S., Matsumoto S., Saito K. and Shiratake K.
  • Journal Title: Plant Physiology Volume: - Issue: 1 Pages: 47-59
  • DOI: 10.1104/pp.114.254375
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Molecular cloning and characterization of ABCG/PDR-type ABC transporter in grape berry skin. (2014)
  • Author(s): Suzuki M., Jasinski M., Martinoia M., Nakabayashi R., Suzuki M. and Shiratake K.
  • Journal Title: Advances in Horticultural Science Volume: 28 Pages: 53-63
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Comprehensive element analysis of fruit flesh from European pear ‘La France’ and its giant fruit bud mutant indicates specific roles for B and Ca in fruit development. (2014)
  • Author(s): Reuscher S., Isuzugawa K., Kawachi M., Oikawa A. and Shiratake K.
  • Journal Title: Scientia Horticulturae Volume: 176 Pages: 255-260
  • DOI: 10.1016/j.scienta.2014.07.019
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Transcriptome analysis of flower receptacles of the European pear (Pyrus communis L.) 'La France' and its giant fruit sport using next-generation sequencing technology. (2014)
  • Author(s): Nashima K., Terakami S., Nishitani C., Yamamoto T., Habu T., Takahashi H., Nakazono M., Isuzugawa K., Hanada T., Takashina T., Matsumoto S., Otagaki S., Mori H., Oikawa A. and Shiratake K.
  • Journal Title: J. Hortic. Sci. Biotech. Volume: 89 Pages: 293-300
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Molecular cloning and expression analyses of FaFT, FaTFL and FaAP1 genes in cultivated strawberry: their correlation to flower bud formation (2014)
  • Author(s): Nakajima R., Otagaki S., Yamada K., Shiratake K. and Matsumoto S.
  • Journal Title: Biologia Plantarum Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcriptome analysis an European pear (Pyrus communis L.) and its giant fruit sport using next-generation sequencing technolog (2014)
  • Author(s): Nashima K., Terakami S., Nishitani C., Yamamoto T., Habu T., Takahashi H., Nakazono M., Isuzugawa K., Hanada T., Takashina T., Matsumoto S., Otagaki S., Mori H., Oikawa A. and Shiratake K.
  • Journal Title: J. Hortic. Sci. Biotech. Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microarray analysis of gene expression patterns during fruit development in European pear (Pyrus communis) (2013)
  • Author(s): Nashima K., Shimizu T., Nishitani C., Yamamoto T., Takahashi H., Nakazono M., Itai A., Isuzugawa K., Hanada T., Takashina T., Matsumoto S., Otagaki S., Oikawa A. and Shiratake K.
  • Journal Title: Scientia Horticulturae Volume: 164 Pages: 466-473
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcriptome analysis of giant pear fruit with fruit-specific DNA reduplication on a mutant branch (2013)
  • Author(s): Nashima K., Takahashi H., Nakazono M., Shimizu T., Nishitani C., Yamamoto T., Itai A., Isuzugawa K., Hanada T., Takashina T., Kato M., Matsumoto S., Oikawa A. and Shiratake K.
  • Journal Title: J. Japan. Soc. Hort. Sci. Volume: 82 Pages: 301-311
  • NAID: 130004510794
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rose phytoene desaturase gene silencing by apple latent spherical virus vectors (2013)
  • Author(s): Ito H., Ochiai, M., Kato, H., Shiratake, K., Takemoto, D., Otagaki, S. and Matsumoto S.
  • Journal Title: HortScience Volume: 47 Pages: 1278-1282
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 果樹における遺伝子の機能解明No.8 : 大果枝変わり酉洋ナシの統合オミクス解析 (2012)
  • Author(s): 及川彰, 白武勝裕
  • Journal Title: 果実日本 Volume: 67 Pages: 107-111
• [Presentation] Genetic relationships among some persimmon rootstocks and their influence on scion tree growth (2015)
  • Author(s): Hu M.J., Zhang P.X., Chen L., Luo Z.R., Zhang Q.L. and Shiratake K.
  • Organizer: 平成27年度園芸学会春季大会
  • Place of Presentation: 千葉大学
  • Year and Date: 2015-03-28 – 2015-03-29
• [Presentation] Update of the KEGG database and the KaPPA-View 4 KEGG system of grape and multi-omics study of grape berry skin (2015)
  • Author(s): Katsuhiro Shiratake, Mami Suzukia Ryo Nakabayashib Yoshiyuki Ogatac Nozomu Sakuraid Toshiaki Tokimatsu, Susumu Goto and Kazuki Saito
  • Organizer: 2nd Plant Genomics Congress Asia
  • Place of Presentation: Kuala Lumpur
  • Year and Date: 2015-03-19 – 2015-03-20
• [Presentation] プロテオミクスによるセイヨウナシ果実成長における代謝のプロファイルと糖蓄積に関わるトランスポーターの同定 (2014)
  • Author(s): ロイシャ シュテファン，森本玲奈，深尾陽一朗，白武勝裕
  • Organizer: 平成26年度園芸学会秋季大会
  • Place of Presentation: 佐賀大学
  • Year and Date: 2014-09-27 – 2014-09-29
• [Presentation] タイプ2赤果肉リンゴ品種・系統ごとの着色関連遺伝子群の発現パターン (2014)
  • Author(s): 佐藤秀人，太田垣駿吾，阿部和幸，岡田和馬，小松宏光，前島勤，白武勝裕，松本省吾
  • Organizer: 平成26年度園芸学会秋季大会
  • Place of Presentation: 佐賀大学
  • Year and Date: 2014-09-27 – 2014-09-29
• [Presentation] 異なる二次代謝産物蓄積様式を示すブドウ培養細胞の性状解析 (2014)
  • Author(s): 戸田奈津実，松本省吾，白武勝裕，太田垣 駿吾
  • Organizer: 平成26年度園芸学会秋季大会
  • Place of Presentation: 佐賀大学
  • Year and Date: 2014-09-27 – 2014-09-29
• [Presentation] プロテオミクスによるブドウの新規アントシアニントランスポーターの探索 (2014)
  • Author(s): 阪本浩嗣, 深尾陽一朗郎, 太田垣駿吾, 松本省吾, 白武勝裕
  • Organizer: 第32回日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2014-08-21 – 2014-08-22
• [Presentation] トマトのゲノムデータベースおよびESTデータベースにおけるABCトランスポーターの探索と発現解析果実の成長と品質に関わるトランスポーターの探索 －トマトにおけるゲノムワイド解析およびセイヨウナシとブドウにおけるマルチオミクス－ (2014)
  • Author(s): 白武勝裕，阪本浩嗣，川崎智世，Stefan Reuscher，秋山真仁，水野彩夏，鈴木真実，牧野治子，森本玲奈，太田垣駿吾
  • Organizer: 第９回トランスポーター研究会年会
  • Place of Presentation: 名古屋市立大学
  • Year and Date: 2014-06-14 – 2014-06-15
  • Invited
• [Presentation] プロテオミクスによるブドウのを用いた新規アントシアニントランスポーターの探索 (2014)
  • Author(s): 阪本浩嗣, 深尾陽一朗郎, 太田垣駿吾, 松本省吾, 白武勝裕
  • Organizer: 第９回トランスポーター研究会年会
  • Place of Presentation: 名古屋市立大学
  • Year and Date: 2014-06-14 – 2014-06-15
• [Presentation] Multi-Omics of Bud Mutant of Pear Setting Giant Fruits (2013)
  • Author(s): K Shiratake, K Isuzugawa, A Oikawa, T Takashina, H Mori, R Nakabayashi, Y Jikumaru, T Hanada, K Nashima, R Morimoto, T Otsuka, M Suzuki, M Kato, S Otagaki, Y Fukao, Y Ogata, H Murayama
  • Organizer: Gordon Research Conferences “Plant Metabolic Engineering”
  • Place of Presentation: Boston
• [Presentation] Multi-omics of pear fruit and grape berry (2013)
  • Author(s): Katsuhiro Shiratake, Kanji Isuzugawa, Akira Oikawa et al.
  • Organizer: 7th EPSO Conference “Plants for a Greening Economy”
  • Place of Presentation: Porto Heli
• [Presentation] Multi-omics for fruit developmental study (2013)
  • Author(s): Katsuhiro Shiratake
  • Organizer: 2013 International Symposium on Biodesign
  • Place of Presentation: Busan
  • Invited
• [Presentation] Genome-wide identification and expression analysis ofABC transporters in Solanum lycopersicum. (2013)
  • Author(s): Mizuno, A., Sone, K., Suzuki, M., Hioki, J., Otagaki, S., Matsumoto, S., Aoki, K., Shibata, D. and Shiratake, K.
  • Organizer: 10th JSOL International Symposium on Solanaceae Genomics
  • Place of Presentation: Osaka
• [Presentation] ブドウ果皮および培養細胞におけるアントシアニンおよびレスベラトロールの誘導とマルチオミクス解析 (2013)
  • Author(s): 阪本浩嗣, 鈴木真実, 中林亮，鈴木実，尾形善之，櫻井望，太田垣駿吾，松本省吾，白武勝裕
  • Organizer: 第31回日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] トマトのゲノムデータベースおよびESTデータベースにおけるABCトランスポーターの探索と発現解析 (2013)
  • Author(s): 水野彩夏，鈴木真美，曽根一友，日置淳平，太田垣駿吾，松本省吾，青木考，柴田大輔，白武勝裕
  • Organizer: 第31回日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] セイヨウナシおよびブドウにおける果実形質解析のためのマルチオミクス解析 (2013)
  • Author(s): 白武勝裕
  • Organizer: 平成25年度園芸学会秋季大会シンポジウム
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Invited
• [Presentation] トマトにおけるABCトランスポーターのゲノムワイド解析 (2013)
  • Author(s): 水野彩夏，鈴木真実，曽根一友，日置淳平，太田垣駿吾，松本省吾，青木考，柴田大輔，白武勝裕
  • Organizer: 平成25年度園芸学会秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手
• [Presentation] 光刺激またはエリシター処理によるブドウ懸濁培養細胞の二次代謝誘導 (2013)
  • Author(s): 阪本浩嗣, 太田垣駿吾，松本省吾，白武勝裕
  • Organizer: 平成25年度園芸学会秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手
• [Presentation] バラ科果樹統合オミクスデータベース“Fruits Omics Database” (2013)
  • Author(s): 大塚貴生，中林亮，軸丸裕介，五十鈴川寛司，村山秀樹，斉藤和季，白武勝裕，及川彰
  • Organizer: 平成25年度園芸学会秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手
• [Presentation] 実用化植物でのGO解析・パスウェイ解析用データベースの整備 (2013)
  • Author(s): 尾形善之, 櫻井望, 鈴木秀幸, 白武勝裕, 柴田大輔
  • Organizer: 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学
• [Presentation] ブドウ懸濁培養細胞の増殖特性および光刺激による二次代謝産物蓄積の誘導 (2012)
  • Author(s): 阪本浩嗣, 太田垣駿吾, 松本省吾, 白武勝裕
  • Organizer: 園芸学会春季大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学
• [Presentation] セイヨウナシのマルチオミクスとFruit Omics Database
  • Author(s): 白武勝裕，大塚貴生，及川彰
  • Organizer: 平成26年度園芸学会春季大会小集会
  • Place of Presentation: 筑波
  • Invited