プラズマ法を用いたフロリゲンタンパク質直接導入による早期開花誘導系の確立

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K22319
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 光原 一朗 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, グループ長補佐 (80370683)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西谷 千佳子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 果樹茶業研究部門, 上級研究員 (10370553) ; 沖野 晃俊 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (60262276) ; 柳川 由紀 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 特別研究員 (90432591)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2023-03-31
• Keywords: 花芽形成 / 早期開花 / プラズマ / フロリゲン

Outline of Annual Research Achievements

常温大気圧プラズマ処理を介したフロリゲン(GFP::FT融合タンパク質)導入による、遺伝子導入を必要としない早期開花誘導系のモデルとして、リンゴ培養shootへのフロリゲン導入を試みている。前年度までに開発した処理条件を用いてフロリゲンの導入を行い、花芽形成に特徴的な遺伝子応答を解析したところ、フロリゲンの下流で発現が誘導されるMADS5遺伝子のmRNAが増加していた一方、発現が抑制されるTFL遺伝子のmRNAは減少していたことから、導入したフロリゲンが機能してshootの遺伝子発現プロファイルが花芽形成期のそれに近づいたと考えられる。ただし、上記の発現変動は導入後数日に限定されており、7日後には元のレベルに戻ってしまうことも明らかとなった。花芽形成に至るまでには少なくとも数週間この効果が持続する事が必要と考えられることから、導入するフロリゲンの量（濃度）を増加させるとともに、同じshootに一定期間連続して導入を行う（e.g. 週一回の導入を2か月連続）等の工夫が必要と考えられる。この際、プラズマ照射自体が植物体にとって相応のストレスとなるため、連続照射によるダメージを最小化するための処理条件の検討も必要となる。
なお、光原及び柳川がプラズマ処理によるGFP::FT融合タンパク質導入実験を行い、導入対象となるリンゴ培養物は西谷らが調整したものを用いている。また、プラズマ装置の調整は沖野らが行い、GFP::FTタンパク質の大量調整は加藤らが担当している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

フロリゲン導入による下流遺伝子応答が確認されたことから、本法が有効である事が示唆された。連続照射等が必要であることも明らかとなったが、新型コロナ等の影響で十分な試行回数をこなす事ができなかったため、このための条件検討にさらに期間を要すると思われる。

Strategy for Future Research Activity

導入条件の最適化を図るとともに、連続処理のための条件検討を行い、フロリゲン導入の効果の維持を試みる。必要に応じてプラズマ照射装置の改良も検討する。
花芽形成の促進の成否を検討するために、shootの形態変化などを評価する。

Causes of Carryover

R2年度前半に新型コロナ対応のための出勤抑制などのために、十分な回数の試験を行うことができなかったことに加え、フロリゲン導入の連続処理のための条件検討が新たに必要となったため、必要な照射実験を次年度に繰り越して行うこととなった。