2017 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular dissection of sugar accumulation in tomato using a large scale mutant population and high-sugar mutants
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17H01461
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
江面 浩 筑波大学, 生命環境系, 教授 (00332552)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢野 亮一 筑波大学, 生命環境系, 助教 (00443044)
岡部 佳弘 筑波大学, 生命環境系, 助教 (30752951)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | トマト / 高糖変異体 / F-boxタンパク質 / 糖蓄積 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高糖性はトマト果実の市場価値を決定する重要形質であり、主に栽培技術を駆使して高糖度果実が生産されている。現在の栽培技術による高糖化はストレス栽培を使って達成されているが、収量性が大幅に犠牲になっている。申請者らは先行研究で独自に開発したトマトの大規模変異体集団から一般栽培を行っても高糖性を示す変異体を選抜し、その原因遺伝子が新規F-boxタンパ ク質をコードする遺伝子であることを明らかにした(江面ら、特願2015-156140)。本研究は、この新規F-boxタンパク質が制御するトマト果実の糖蓄積機構を明らかにすることを目的とする。初年度は、主に、１）変異体の相補性検定、２）F-box遺伝子の組織別発現パターン解析、３）詳細な糖度組成など成分分析、４）F-box遺伝子オーソログ間の機能保存性検証に取り組んだ。１）については、トマトのF-box遺伝子についてプロモーター及びターミネーター領域を含むゲノム領域をクローニングし、発現ベクターを構築し、変異体への導入実験に着手した。２）については、１）で使用したプロモーター・ターミネーター領域にGUS遺伝子を挿入したベクターを構築し、野生型への導入実験を行っている。３）については、変異体と野生型から果実のサンプリングを行い、HPLCによる糖組成の分析を開始した。４）については、本研究で対象としているF-box遺伝子がシロイヌナ ズナHAWAIIAN SKIRT遺伝子(AtHWS)のオーソログ遺伝子であることが判明したため、トマトのSlHWSのCDSをAtHWSのCDSに差し替えたベクターを作成し、トマト変異体への導入実験を行っている。その他、F-Box変異遺伝子の他のトマト系統での効果を確認するため、ファースト系トマトへの変異遺伝子の交配による導入を行い、異なる遺伝的背景でも同様に高糖性を示すことを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究で対象としているトマトF-Box遺伝子のプロモーター・CDS・ターミネーター領域を含むゲノム領域の単離に予想以上に時間がかかってしまい、各種形質転換用ベクターの構築が遅れた。そのため、形質転換体の作成実験の開始が遅れてしまった。本研究室では、トマトの形質転換実験はルーチンで動いているので、この段階で遅れを挽回する予定である。一方、予想外ではあったが、F-Box変異遺伝子の他のトマト系統での効果を確認するため、ファースト系トマトへの変異遺伝子の交配による導入を行い、異なる遺伝的背景でも同様に高糖性を示すことを確認できた点は大きな成果であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下の点に注力して研究を進める。
1-1. 相補性検定:F-box遺伝子変異体に、マイクロトム野生型より単離したF-box遺伝子のゲノム断片を導入した組換え体の表現型の回復を確認する。
1-2. 過剰発現体等の作出:35Sプロモーターの制御下でF-box遺伝子を発現させるベクターを構築し、マイクロトム野生型への形質転換を行った過剰発現体の固定化を進める。交配により他の遺伝的背景に変異遺伝子を導入した系統を作成し変異の効果を検証する。
1-3. F-box遺伝子の組織別発現パターン:F-box遺伝子のプロモーター領域(開始コドンの上流約3,000塩 基対)の制御下でGUSを発現するベクターを作成し、マイクロトム野生型に導入する。作出した形質転換植物を用いてGUS活性を 調査し、F-box遺伝子の組織別発現パターンを明らかにする。
1-4. 詳細な糖度分析および遺伝子発現解析:上記「1-2. 過剰発現体の作出」で作製したF-box遺伝子過剰発現体と、マイクロトム野生型及びF-box遺伝子変異体の果実を用いて、果実糖度、緑果でのデンプン含量、赤熟果実での糖組成、アミノ酸含量、有機酸含量の測定、および網羅的遺伝子発現解析を行う。
2-1. F-box遺伝子オーソログ間の機能保存性:他植物種におけるF-box遺伝子のオーソログとして、シロイヌナ ズナHAWAIIAN SKIRT遺伝子(AtHWS)とイネERECT PANICLE 3遺伝子(OsEP3)が単離されている。AtHWSは花器官の脱離、OsEP3は気孔コンダクタンスや光合成能力への関与が報告されているものの、糖蓄積との関係性は未知である。そこで、オーソログ間の機能保存性を検証するために、マイクロトムのF-box遺伝子変異体にAtHWSとOsEP3をそれぞれ導入し、表現型の回復の有無を評価する。
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Research Products
(2 results)
