Analysis of yellow flavonoid butein biosynthesis pathway

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K14455
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 大野 翔 京都大学, 農学研究科, 助教 (10722001)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ダリア / 花色 / 黄色色素 / フラボノイド / カルコン / カルコンレダクターゼ / ブテイン / イソリキリチゲニン

Outline of Annual Research Achievements

ブテインはフラボノイド系色素の中では珍しく鮮黄色を呈する色素であり，将来の黄色花の分子育種の標的として有望である．しかし，ブテインを生合成できるのはダリアなど一部の植物のみに限定され，その生合成に関わる遺伝子は未解明のままである．本研究では，花弁にブテインを蓄積するダリア‘祝盃’（花色：赤）と，枝変わりにより花弁のブテインを完全に喪失した‘凜華’（花色：紫）を供試し，ブテイン生合成の決定因子であるカルコン還元酵素（CHR）の遺伝子と，その他のブテイン生合成に関わる遺伝子を特定することを目的とする．将来的には，鮮黄色品種がないフラボノイド系色素のみを蓄積する植物において，ブテイン発現による鮮黄色品種の分子育種用のベクターとダリアの黄色花選抜マーカーの開発を行う．
2019年度は，CHRの候補遺伝子であるc25599の機能を調査するために，タバコにおいて過剰発現形質転換体を作出した．またDvCHS2, DvCH3H, GmCHR5, GmCHR6あるいはAmC4’GTを過剰発現するタバコの形質転換体も作出した．T0世代を開花させ花弁のフラボノイドを調査したが，イソリキリチゲニン・ブテインの生合成を確認することができなかった．RT-PCRでは組み換え遺伝子の発現を確認することができたが，ウエスタンブロットではタンパク質の発現は確認できなかった．その理由としては組み換え遺伝子のサイレンシングや生体内での酵素複合体形成の問題が考えられた．

Current Status of Research Progress

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

Reason

タバコでのc25599，DvCHS2, DvCH3H, GmCHR5, GmCHR6あるいはAmC4’GT過剰発現形質転換体の作出に成功した。したがって、本研究課題はおおむね順調に進展しているとした。

Strategy for Future Research Activity

T0世代を開花させ花弁のフラボノイドを調査したが，イソリキリチゲニン・ブテインの生合成は確認することができなかった．その理由としては生体内での酵素複合体形成がうまく行われていない可能性が考えられた．そこで本年度はDvCHS2×c25599，c25599×DvCH3H，DvCHS2×GmCHR5, GmCHR5×DvCH3H等の交雑を行い，交雑後代の花のフラボノイド組成の調査を行う．
また，ダリアには花弁の黄色の濃淡に差異がある品種群が存在するが，原因となるメカニズムに関しては明らかではない．そこで、黄色花品種群および白色花品種群を供試し，ダリアの鮮黄色に寄与する要因を探索する．

Causes of Carryover

実験内容を一部変更し、次世代シークエンスによる網羅的な解析などを見送ったためその分に余剰が出ているが、その分はタバコでの形質転換体作出に関わる実験に用いる予定である．