2018 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)
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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 |
本年度は次の５項目について研究を行った。
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（HWS）遺伝子のゲノム断片を導入した組換え体を作成し、表現型（単為結果性の減少、鋸形状の回復、花器形状の正常化など）の回復を確認した。
2. 過剰発現体の作出：35Sプロモーターの制御下でHWS遺伝子を発現させるベクターを構築し、野生型への形質転換を行い過剰発現体の作成を進めたが、相補性検定によりHWS遺伝子が原因遺伝子であることが証明できたので、本実験は中止とした。
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の制御下でGUS遺伝子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し、発現パターンを観察した結果、発芽時の根及び葉などの成長分裂組織での強い発現を確認した。
4. 詳細な糖度分析および遺伝子発現解析：マイクロトム野生型及びHWS遺伝子変異体を用いて、緑色、ブレーカー、赤熟果実のそれぞれでデンプン含量およびスクロース、グルコース、フルクトース含量を測定した。変異体におけるデンプン含量は、緑色から赤熟果実まで登熟段階において野生型に比べ高い傾向を示し、特にブレーカーから赤熟果実で有意に高い値を示した。スクロース、グルコース、フルクトース含量は、赤熟果実で野生型に比べ有意に高い値を示した。特にスクロースは平均値で最大4倍高い値を示した。網羅的遺伝子発現解析については、発現データを取得した。
5. F-box遺伝子オーソログ間の機能保存性：F-box遺伝子変異体にシロイヌナズナのHSW遺伝子を導入して変異形質の回復を確認した。単為結果率の減少、や花器形状の正常化はトマトのHWS遺伝子を導入したものと同等の回復が観察されたが、葉の鋸歯状の回復はトマトのHWS遺伝子を導入したものに比べてやや弱かった。
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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
担当博士研究員の他機関への転出により、一時的に課題進捗に遅れが生じたが、予定していた人件費の一部を次年度に繰越し、新たに研究員を雇用することができた。これにより、2018年度に計画していた研究内容を概ね達成することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の結果を踏まえ、以下の研究項目を実施する予定である。
1. 葉と茎頂分裂組織の発生制御因子の分布：F-box 変異体の葉は、左右に湾曲し、その複葉性や鋸歯の単純化が観察される。葉や茎頂分裂組織の発生制御因子とGFP との融合タンパク質を、F-box 遺伝子変異体に発現させることによって、これら因子の組織分布の変化を調査する。
2. F-box タンパク質の細胞内分布：F-box タンパク質とGFP との融合タンパク質を発現させるためのベクターを構築する。アグロインフィルトレーション法を用いてマイクロトムの葉で、融合タンパク質を一過的に発現させ、共焦点レーザー顕微鏡観察によってその細胞内分布を調べる。発現ベクターをマイクロトム野生型に導入し、作出した形質転換植物においても細胞内分布の確認を行う。
3. SCF 複合体の構成因子の同定：F-box タンパク質はそのN 末端側に存在するF-box ドメインを介して、SKP1タンパク質と結合している。トマトゲノム内には、20 個のSKP1 遺伝子の存在が予測されており、配列相同性と遺伝子発現パターンを元に解析に用いるSKP1 候補を絞り込む。
4. 糖代謝関連遺伝子の発現変化：F-box タンパク質が糖蓄積に関与する直接的な原因を明らかにするために糖代謝関連遺伝子の発現変動を調べる。本解析には野生型と変異体、過剰発現体を材料として用いる。定量RT-PCR により、果実糖度に関与する糖代謝関連遺伝子の発現量を定量する。
5. 果実の高糖度性の確立に関与する遺伝子の網羅的探索：RNA-seqによって遺伝子の発現変動を網羅的に調査する。高糖度誘導条件と通常栽培条件において、各果実発達段階における遺伝子発現量を調べる。各材料、各栽培条件における発現量の比較を行い、F-box タンパク質によって制御される未知なる糖度関連遺伝子を単離する。
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Research Products
(1 results)
