Molecular breeding of easily delignified plants by producing lignin carbohydrate complex (LCC)

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K07509
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 川合 伸也 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (90202027)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: リグニン / LCC分解酵素 / イネ / タバコ / エステラーゼ / アラビノフラノシダーゼ

Outline of Annual Research Achievements

LCC分解系エステラーゼCcEST1およびアラビノフラノシダーゼCcAbf62Aの遺伝子CcEST1、CcAbf62Aをイネ・アクチンプロモーターの下流につないだコンストラクトを作成し、アグロバクテリウム法を用いてイネに導入した。T1－T2世代のイネについても導入遺伝子を確認した。RT-PCRによりmRNAの発現量を確認した結果、mRNAの発現量は個体ごとの差は小さく、また高い発現量が確認された。
LCC分解系酵素がイネの生育に与える影響については、LCC分解酵素発現イネとコントロールとの間には成長速度や形態の違いは見られなかった。また、出穂前においてはリグニン含量、およびリグニンモノマーの組成(S/G比)には大きな差は見られなかった。しかし、種子収穫後のイネを用いてin vitroでの飼料消化率(IVDMD)の測定を行ったところ、LCC分解酵素発現イネの方がコントロールよりも3-7%リグニン含量が増加していたが、IVDMDは平均でエステラーゼを発現しているものが27%、アラビノフラノシダーゼを発現しているものが31%、コントロールが28%であった。この結果から、CcEST1およびCcAbf62Aがリグニンと多糖との間で形成されるLCC構造を開裂することで、高いリグニン含量の下でも細胞壁成分の利用が阻害されにくくなった。リグニン生合成系酵素を抑制した系統で見られる、リグニン含量の低下による倒伏耐性の低下や矮化などは現在のところ見られず、種子の収穫量も野生型と同程度であることから、LCC分解系酵素導入イネは野生型と同様に生育できることが期待される。