2019 Fiscal Year Annual Research Report
尻腐れ果の発生機構の解明と克服のための統合的アプローチ
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16H02534
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
金山 喜則 東北大学, 農学研究科, 教授 (10233868)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 英樹 東北大学, 農学研究科, 教授 (20197164)
加藤 一幾 東北大学, 農学研究科, 准教授 (30613517)
渡部 敏裕 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (60360939)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 生理障害 / 尻腐れ果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トマトの尻腐れ果は甚大な被害を及ぼす生理障害であるが、その発生機構は十分に解明されていない。そこで本研究では、安定的に尻腐れ耐性を示す染色体断片置換系統を材料とした遺伝学的アプローチ、カルシウムを含む全てのイオンを網羅的に解析できるイオノーム解析と局所的なカルシウムの動態を明らかにできるCaイメージングによる高度な解析アプローチ、さらにオミクス等によるエビデンスの獲得を統合したアプローチにより、重要生理障害である尻腐れ果の発生機構を解明するとともに、克服のための育種素材を提供することを目的とする。本研究ではこの目的を達成するための基盤的研究をおこなっている。尻腐れ果の発生機構が未だ未解決である原因としては、適切な遺伝学的解析のための材料が乏しいこと、カルシウムイオン動態の綿密な分析がないこと、オミクス解析が活用されていないこと等があげられる。そこで本年度は、染色体断片置換系統IL8-3が示す尻腐れ果発生抑制機構の解明を目的として，果実肥大速度の測定，関連遺伝子の発現解析、およびオミクス解析をおこなった。特にアポプラスト液のCaイオン濃度と関わるペクチンメチルエステラーゼ（Pectinmethylesterase，PME）遺伝子や、アポプラストとのCaイオン輸送に関わるCa-ATPase 等の発現解析を合わせて行った。その結果、カルシウム輸送関連遺伝子の全容を明らかにするとともに、上記の注目遺伝子の発現が尻腐れ果発生抑制と関わることを示唆することができた。
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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
本年度の研究実施計画のうち、特に尻腐れに関わるカルシウムイオン輸送遺伝子の解析実験の結果の分析を実施し、結果のとりまとめを年度末までにおこなう予定であったが、モデル実験用トマトでないため、尻腐 れ発生条件に予期しなかったばらつきが見られた。そのため、予定より多くの試料について詳細な評価を実施する必要が生じたため、経費を翌年度に繰り越してカルシウムイオン輸送遺伝子の解析条件の再設定とその発現解析及び実験結果の分析を再度実施した。現在までに、この繰り越し項目および他の項目について特段の進捗上の問題がないため、上記の進捗状況とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
カルシウムの局在性と尻腐れ発生との関連性について詳細に検討することで、これまで得られている遺伝学的解析や発現遺伝子の網羅的解析などによる知見を総合し、メカニズムの解明をすすめる。そのためには、これまでトマトおよび果実での報告がなかったカルシウムイメージング技術と活用方法を整備し、尻腐れ発生との関係を示す必要がある。これまでに若干の予備的データが得られているが、それらをもとに、まず各器官におけるカルシウムレポーター遺伝子の発現および外部刺激への応答を明らかにし、レポーター遺伝子がカルシウム濃度を示していることを示す必要がある。この際、細胞レベルでのシグナルの局在状態についても明らかにする予定である。次いで通常の発育過程におけるレポーターのシグナル変動を解析するとともに、尻腐れ発生条件下でのシグナル変動と比較し、組織レベルでの発生要因を明らかにし、これまでに得られている他の手法による解析結果との統合をおこなう。
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