海苔の有用品種作出に向けたスサビノリのエチレン応答機構の解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K18740
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 宇治 利樹 北海道大学, 水産科学研究院, 助教 (00760597)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: アマノリ / エチレン / 有性成熟 / ストレス耐性

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、スサビノリのエチレン応答性機構の解析を通して、環境ストレス耐性、有性成熟、色落ち機構を解明し、海苔の有用品種作出に向けた知見を得ることを目的としている。本年度は、まずエチレンの前駆物質である1-アミノシクロプロパン-1-カルボン酸(ACC)応答性遺伝子群の中から、環境ストレス耐性、有性生殖細胞形成、色落ち現象に関与する遺伝子の同定を試みた。その結果、以下のことが明かとなった。
ACC処理により発現が誘導されるカタラーゼ遺伝子が酸化ストレスによっても発現が上昇することから、ACC処理藻体の酸化ストレス耐性の増加の要因の一つとして、カタラーゼ遺伝子の発現量の上昇が考えられた。一方、スサビノリの光合成色素タンパク質複合体であるフィコビリソームを構成するフィコエリスリン遺伝子やフィコシアニン遺伝子の発現がACC処理や窒素欠乏条件下で抑制されることが明かとなり、これらの遺伝子発現量の減少がACC処理による色落ちの原因と考えられた。またACC処理時において発現が誘導される遺伝子として細胞分裂や細胞周期に関連する遺伝子として知られるサイクリンやAuroraキナーゼ遺伝子を同定し、これらの遺伝子が生殖細胞形成に関与する遺伝子候補と考えられた。またエチレン発生剤であるエテフォンでスサビノリ藻体を処理した結果、ACC処理で見られた成熟促進効果は認められなかったことから、ACC処理で見られた成熟促進効果はエチレンの効果ではない可能性が示唆された。さらにACC応答性遺伝子として新たにS-アデノシルメチオニン（SAM）依存性メチルトランスフェラーゼをコードする遺伝子を同定し、ACC応答にSAMを供与体としたメチル化反応が重要なことが考えられた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り、ACC応答性遺伝子の中から、環境ストレス耐性、有性成熟、色落ち現象に関与している遺伝子候補をいくつか同定することができた。また有性生殖細胞形成の機構をさらに詳細に解析するために、雌雄異株のアマノリ属であるウップルイノリにおいてACC処理の効果を検証した結果、雄株と雌株の両方において有性成熟の促進効果が見られ、アマノリ属におけるACCによる成熟促進効果の重要性を明らかにすることができた。

Strategy for Future Research Activity

本年度の結果より、カタラーゼ遺伝子やサイクリン遺伝子の機能解析を形質転換技術を用いて行う予定である。またこれら遺伝子の形質転換体の作製に加えて、紫外線等の変異原を用いた簡易的な突然変異体作製技術の開発を試み、成熟やACC応答性に関連する突然変異体の作製を行う予定である。またエチレン発生剤の結果からACC処理による成熟やストレス耐性獲得の効果は、ACCから合成されたエチレンの効果ではない可能性が示唆された。そこでこれらのことをさらに解析するために、陸上植物において知られているエチレン合成に関与する阻害剤などを藻体に処理し、それらの成熟に対する影響を調べる予定である。