2016 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular breeding of floricultural crops for greening of petals and flower life extension and their mechanisms
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15H04449
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
白武 勝裕 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (90303586)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 花弁緑色化 / 花持ち性向上 / 花形改変 / 分子育種 / オミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２８年度には，以下の１と２の２項目の研究を実施した．
１，FGPを活用した緑色かつ花持ちの良い花きの分子育種技術の確立
平成27年度に作成が遅れていたFGP発現ベクターを完成させ，白花のトレニアの形質転換を進めた．その結果，80個体以上の独立した形質転換系統を得ることができたが，それらのほとんどで顕著な形質の変化（花弁緑色化，花形の変化）を確認できなかった．8系統については，蕾の段階で花弁の緑色が野生型より濃い形質が見られたが，開花すると花弁は野生型と同様に白色となった．これら8系統については，花弁老化の遅延の有無を詳細に観察したが，有意な花弁老化の遅延を観察できなかった．そこで，実験材料として白花のペチュニアとバイカラーのアサガオを追加し，それらの形質転換を開始した．現在，それらの形質転換シュートの獲得するところまで実験が進んでおり，次年度，花の形質の解析を行う．
２，FGPによる花弁緑色化，花形の変化，花の寿命延長のメカニズムの解明
FGP過剰発現シロイヌナズナの緑色花弁と野生型の白色花弁からRNAを抽出し，トランスクリプトーム解析（マイクロアレイ解析）を実施したところ，FGP過剰発現体の緑色花弁では，野生型の白色花弁に対し，葉緑体形成マスターレギュレーターGLKが59倍，気孔形成マスターレギュレーターSTOMAGENが266倍発現が高く，一方で，クロロフィル分解の鍵酵素NYC が1／5.5，サイトカイニンの分解に関わるCKXが1／6.6，ABA受容体PYLが1／111に発現減少するなど，花弁緑色化や花弁の寿命延長に関わる遺伝子の発現が大きく変化していることを明らかとなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１，FGPを活用した緑色かつ花持ちの良い花きの分子育種技術の確立については，平成27年度に作成が遅れていたFGP発現ベクターを完成させ，遅れを挽回した．そして，この発現発現ベクターを用い，白花のトレニアの形質転換を進め，80個体以上の独立した形質転換系統を得ることに成功した．しかしながら，トレニアでは期待する形質（花弁緑色化，花形の変化，花弁老化の遅延）が見られなかったため，すぐに白花のペチュニアとバイカラーのアサガオを実験材料に追加し，形質転換体の作出を進めた．現在，それらの形質転換シュートの獲得まで実験が進んでおり，次年度，これら形質転換植物の花の形質の解析を行う予定であり，大幅な実験の遅延はない．
２，FGPによる花弁緑色化，花形の変化，花の寿命延長のメカニズムの解明については，FGP過剰発現シロイヌナズナの緑色花弁と野生型の白色花弁からRNAを抽出し，トランスクリプトーム解析（マイクロアレイ解析）を実施した．その結果，花弁緑色化や花弁の寿命延長に関わる遺伝子の発現が大きく変化していることを明らかにすることができ，また，平成27年度の形態学的観察の結果から得られた「FGP過剰発現による花弁緑色化は，花弁のidentityが葉のidentityに近づくこと起きる」という仮説を分子レベルで指示する結果も得ることができ，大きく研究が進展した．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画では，平成29年度に以下の研究を実施することを計画したが，大幅な計画の変更なくこれを実施する．項目２つ目のメタボロミクスとホルモノミクスは，平成28年度までに実施できていないため，平成29年度に実施する．
１，FGPを活用した緑色かつ花持ちの良い花きの分子育種技術の確立では，平成2８年度に作出した様々な花きの形質転換培養物を継代し，シュート形成，鉢上げを経て，開花まで栽培する．そして，異なる植物種における，花弁緑色化，花形の変化，花の寿命延長などのFGPの効果を評価する．
２，FGPによる花弁緑色化，花形の変化，花の寿命延長のメカニズムの解明では，平成27年度実施の花弁組織の形態学的観察，28年度実施のトランスクリプトミクス，メタボロミクス，ホルモノミクス，29年度実施の定量PCRの結果を統合した代謝マップや共発現解析から，FGP過剰発現により花弁でどのような，代謝変化，生理変化，形態変化が起きたのかを明らかにし，FGPの作用メカニズムを解明する．
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