2017 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanism of abundant biosynthesis and accumulation of ascorbic acid in tropical plant acerola.
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15K07394
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
江坂 宗春 広島大学, 生物圏科学研究科, 教授 (70151975)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アスコルビン酸 / アセロラ / 遺伝子発現 / 遺伝子組換え / ビタミンC / プロモーター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ビタミンCとして広く知られるアスコルビン酸は、植物において活性酸素種の除去やストレス耐性等、様々な生理機能を有する重要な物質である。したがって、植物においてアスコルビン酸を強化するということは、高栄養価で、ストレスに強い有用植物の作出に繋がる。高等植物では、複数のアスコルビン酸生合成経路が存在するが、中でもマンノース経路が主経路と考えられている。
アスコルビン酸を大量に含む植物のひとつにアセロラが挙げられる。そのアスコルビン酸含量は、レモンの30倍にもなる。これまでにアセロラのマンノース経路に関わる種々の生合成酵素のmRNA発現量が、シロイヌナズナと比較して、極めて高い結果が得られている。したがって、アセロラにおけるアスコルビン酸大量集積は、マンノース経路に関わる特定の酵素のmRNA発現量だけが高いことによるのではなく、複数の生合成酵素のmRNA発現量が高いことに起因していると考えられる。
本研究では、マンノース経路に関わる複数のアスコルビン酸生合成遺伝子を同時に過剰発現することで、アスコルビン酸量を飛躍的に強化できるかどうかを調べた。Gateway Recycling Systemにより、同時に複数の遺伝子を過剰発現できるコンストラクトを構築し、アグロインフィルトレーション法による一過的過剰発現系を確立した。最終的に、マンノース経路に関わる複数のアスコルビン酸生合成遺伝子を同時に過剰発現することで、アスコルビン酸量が増大する可能性が示された。
一方、植物のアスコルビン酸生合成に関わるとの報告のあるアルド-ケト還元酵素にも着目した。アルド-ケト還元酵素の発現が細胞の損傷により著しく誘導された。そこで、本遺伝子のプロモーター解析を行った。その結果、2つのG-box様配列(ACGT)が、ストレス応答的な遺伝子高発現に重要なシス因子であることが明らかになった。
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