追熟型と非追熱型果実のエチレン生合成の内的調節機構の比較に関する分子生物学的解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14360023
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 稲葉 昭次 岡山大学, 農学部, 教授 (90046491)
• Keywords: 果実成熟 / エチレン生合成 / MADS遺伝子 / ポリガラクツロナーゼ / 細胞壁構成成分

Research Abstract

追熟型と非追熟型果実の本質的な相違点である成熟エチレン生成機構の有無と果肉の軟化様相について検討を加えた。
1 エチレン生合成関連遺伝子群のクローニング
非追熟型果実であるブドウ、キュウリにもエチレン生合成の律速酵素であるACC合成酵素とACC酸化酵素には複数のイソ遺伝子が存在していた。とくに、同じウリ科に属するキュウリとメロンのこれらの遺伝子の塩基配列には90%以上の相同性がみられたが、キュウリは成熟させてもエチレン生成は誘発されなかった。
2 MADS遺伝子のクローニングと発現解析
バナナ、メロン、キュウリおよびブドウ果実からMADS遺伝子のクローニングと発現解析を試みた。バナナからは9種、ブドウからは7種のイソ遺伝子がクローニングでき、データーベース検索により成熟関連と思われるMADSに的を絞り現在発現解析中である。バナナでは、果皮と果肉での発現が全く異なっており、興味深い結果を得ている。ブドウでは、発現解析中であり、メロンとキュウリについては現在クローニング中である。
3 成熟様相の異なる3種のナシ果実のエチレン生合成と軟化様相の比較
エチレンは果実の軟化の主要な誘発要因であるが、そのことはセイヨウナシには適合できたが、チュウゴクナシは多量のエチレンを生成しても軟化せず、ニホンナシはエチレン生成もみられず軟化も緩慢であった。これらの相違点は、エチレン生成量によるのではなく、軟化そのものを支配しているポリガラクツロナーゼ(PG)遺伝子の発現の差異にあり、チュウゴクナシではPGの発現は欠失しており、ニホンナシではエチレン処理をしない限りPGは発現しないことが明らかとなった。また、PG遺伝子の発現は細胞壁構成成分の分解や低分子化とよく一致していた。

Research Products

• [Publications] Hiwasa K., Kinugasa Y., Amano S., Hashimoto A., Nakano R., Inaba A., Kubo Y.: "Ethylene is required for both the initiation and progression of softening in pear (Pyrus communis L.) fruit"Journal of Experimental Botany. 54・2. 771-779 (2003)
• [Publications] Hiwasa K., Rose J.K.C., Nakano R., Inaba A., Kubo Y.: "Differential expression of seven α-expansin genes during growth and ripening of pear fruit"Physiologia Plantarum. 117・1. 1-9 (2003)