2018 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of genes involved in blue discoloration of Japanese radish root
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18K05632
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
永田 雅靖 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 食品研究部門, ユニット長 (60370574)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ダイコン青変症 / 網羅的遺伝子発現解析 / RNA-seq / インドールグルコシノレート代謝 / Raphanus sativus |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ダイコンの内部が出荷後の数日間で青く変色するダイコン青変症が全国的に発生し、市場関係者の問題となっている。これまでに申請者らは、青変症になりやすい品種と、青変症になりにくい品種を迅速に区別する検定法を発明し、特許化した。さらに、同検定法を応用して、ダイコンの成分から青色色素の前駆物質を、4-hydroxyglucobrassicin（4-OHGB）と同定した。そこで、本課題では、その原因遺伝子を特定し、発症機構を解明することにより、青変症になりにくいダイコン品種の育成に有用な基礎的知見を得ることを目的として実験を行った。本年度は、青変しやすいダイコン品種‘福誉’、青変しにくい ‘耐病総太り’および、中間的な‘勇人’各３個体を用いて、それぞれの根からRNAを抽出精製し、NovaSeq 6000を用いたRNA-seq解析を行い、さらにマッピング解析を経て、各遺伝子ごとの発現量を求めた。これらの中から、トリプトファンを出発物質として4-OHGBに至るインドールグルコシノレート代謝関連遺伝子をピックアップして、品種ごとの発現量の差異を可視化した。その結果、青変しにくい‘耐病総太り’と、他の青変しやすい品種との比較では、glucobrassicinから青色色素の前駆物質となる4-hydroxyglucobrassicinおよび、青色色素の前駆物質にならない1-hydroxyglucobrassicinに分岐する部分の特定のCYP81系遺伝子の発現量に有意な差が認められた。このことは、インドールグルコシノレートの代謝に関連する遺伝子の発現によって、青変しやすさが制御されているものと考えられた。
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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
青変しやすいダイコン品種‘福誉’、青変しにくい ‘耐病総太り’および、中間的な‘勇人’各３個体を用いて、それぞれの根からRNeasy Plant Mini Kitを用いてRNAを抽出精製した。RNAサンプルは，3μgずつ3反復を混合してRNA-seqの試料とした。核酸定量後、Agilent 2200 TapeStationによる品質検定を行い、TruSeq Standard mRNA Sample Prep Kitを用いてmRNAライブラリを作成した。Agilent 2100 Bioanalyzerを用いてシーケンスライブラリーの品質を検定後、NovaSeq 6000を用いて、150 baseペアエンドシーケンス（約1億リード/検体）によるRNA-seq解析を行った。マッピングには、ゲノム配列として、GCF_000801105.1_Rs1.0_genomic.fna.gz、遺伝子情報として、GCF_000801105.1_Rs1.0_genomic.gff.gzを用いて、インドールグルコシノレート代謝関連酵素遺伝子の発現量を比較したところ、青変しにくい‘耐病総太り’と、他の青変しやすい品種との比較では、glucobrassicinから青色色素の前駆物質となる4-hydroxyglucobrassicinおよび、青色色素の前駆物質にならない1-hydroxyglucobrassicinに分岐する部分の特定のCYP81系遺伝子の発現量に有意な差が認められた。このことは、インドールグルコシノレートの代謝に関連する遺伝子の発現によって青変しやすさが制御されているものと考えられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の実験結果から、ダイコン品種による青変程度の違いは、インドールグルコシノレート代謝関連酵素遺伝子の発現量の違いに由来すると考えられたことから、インドールグルコシノレート代謝関連酵素遺伝子等のリアルタイムPCRを行い、品種や部位による発現量の差異を調べる。また、RNA-seqのマッピング解析の結果から、関連する遺伝子の塩基配列の変異についても可能性を検討する。これら、ダイコン青変症にかかわる生理的メカニズムを明らかにすることによって、品種改良に役立つ知見を得る。一方で、食品由来としては珍しい青色色素の高度利用の観点から、前駆物質生成に及ぼす栽培条件の影響など、青色色素前駆物質の高含有化についても検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
効率的な予算執行と、経費の節約に努めたため、次年度使用額が発生した。次年度は、未使用額とあわせて、遺伝子発現解析に用いる試薬の等の購入に充てる。
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