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

2021 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 千葉大学, 大学院園芸学研究院, 特任研究員 (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。前年度までにフロリゲンの導入を行い、花芽形成に特徴的なMADS5遺伝子の発現誘導およびTEL遺伝子の発現抑制という特徴的な遺伝子応答が一過的に起こることを確認したことから、本法のより花芽形成誘導の促進が期待される。しかし、この効果は照射後3日めをピークとし、7日後には定常状態に戻ってしまうため実際に花芽の形態形成を誘導し早期開花を実現するためには連続してプラズマによる導入処理を行う必要があると判断した。このため、現在は週ごとにプラズマ処理によるFT導入を繰り返す事で、FT導入による遺伝子発現応答を連続的に誘導する事で早期開花の実現を目指している。ただし、同じshootに一定期間連続して導入を行うこと自体が植物体にとって相応のストレスとなる。特におそらくプラズマ照射による酸化的ストレスによってShootの褐変が起こりこれがその後のShootの成長を抑制していると考えられる。このため、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やShootの褐変防止剤の使用も検討する。

Causes of Carryover

早期開花を実現するためには、プラズマの連続処理条件の検討が必要であるが、新型コロナ対応などのため十分な実験回数をこなすことが困難であったため、R4年度に延長してさらなる検討を進める。