2021 Fiscal Year Annual Research Report
Characteristics of rhizome coloration and its inheritance in the world's first red rhizome lotus 'Tomohiro'
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20H02978
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
尾崎 行生 九州大学, 農学研究院, 教授 (60253514)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山形 悦透 九州大学, 農学研究院, 准教授 (00600446)
宮島 郁夫 九州大学, 熱帯農学研究センター, 教授 (20182024)
水ノ江 雄輝 九州大学, 農学研究院, 助教 (50759206)
増田 順一郎 宮崎大学, 農学部, 准教授 (60452744)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | レンコン / 食用ハス / 赤色根茎 / DNAマーカー / RAD-seq解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、植物におけるアントシアニン色素関連遺伝子の異所的発現の仕組みを明らかにすること、ならびに生産性の高い赤色根茎品種育成を実現させるための根茎着色形質の育種的利用の方法論の確立を最終的な目標として、レンコンにおける根茎着色メカニズムの解明ならびに根茎着色形質の遺伝様式の解明とマーカー構築を目的としている。
令和3年度の研究実績は以下の通りである。
赤色レンコン‘友弘’に含まれる赤色色素として6種類のアントシアニンを検出するとともに、花弁においても同じ6種類のアントシアニンを検出した。色素生合成関連遺伝子群の発現解析に関する調査では、赤色レンコン‘友弘’および白色レンコン‘備中’および‘小寿星’の根茎を供試し、アントシアニン生合成関連遺伝子群の発現を比較したが、調査した12種類の遺伝子（アントシアニン生合成酵素遺伝子（それぞれ2種のPAL，DFR遺伝子とそれぞれ1種のCHS，CHI，F3H，ANS遺伝子）およびそれらの転写因子（2種のMYB遺伝子と1種のWD40，bHLH遺伝子））において発現量の顕著な違いは認められなかった。栽培環境と根茎着色との関連解析については、紫外線除去および紫外線照射を行っても、根茎の着色への影響は認められなかったが、エセフォン処理を行うと、根茎の伸長促進・肥大抑制が起こり、結果的に根茎の着色が遅れた。根茎着色形質の遺伝様式の解明では、赤色レンコン‘友弘’と短幼若性（易開花性）品種との交雑後代（雑種第一代（F1）、雑種第二代（F2）、戻し交雑第一代（BC1））の根茎色を調査し、根茎着色形質が潜性1遺伝子支配の遺伝形質であることを明らかにした。さらにこれらの個体から抽出したDNAを供試し、次世代シーケンサー（MiSeq）を用いたRAD-seqによるSNPの検出を行い、候補マーカーを作出した。
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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
根茎に含まれる赤色色素の定性では、6種類のアントシアニンを検出しており、予備的に行ったLC-MS/MS分析により、6種類のアントシアニンを同定できることを確認している。本内容については、想定を上回るスピードで成果が得られている。色素生合成関連遺伝子群の発現解析では、現時点dね調査した12種類の遺伝子及びそれらの転写因子において発現量の顕著な違いが認められておらず、最終年度における根茎着色関連遺伝子の解明に向けて注力したい。栽培環境と根茎着色との関連解析、根茎着色形質の遺伝様式の解明に関する研究では、概ね予定通り順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
赤色色素の同定では、LC-MS/MS分析により、すでに検出している6種類のアントシアニンを同定するとともに、根茎、花弁、葉身におけるアントシアニン構成を比較する。色素生合成関連遺伝子群の発現解析では、未調査のアントシアニン生合成酵素遺伝子を調査するとともに、調査する遺伝子数を追加して、赤色根茎形質と関連のある遺伝子を検索する。栽培環境と根茎着色との関連解析では、これまでの当研究室の実験で根茎肥大促進効果が認められているパクロブトラゾール（ジベレリン生合成阻害剤）、およびアブシジン酸（ABA）による根茎着色への影響について調査する。根茎着色形質の遺伝様式の解明では、赤色レンコン‘友弘’と短幼若性（易開花性）品種との交雑後代（雑種第二代（F2）、戻し交雑第一代（BC1）における根茎色分離集団）を対象として、前年度に作出した候補マーカーを使った連鎖分析を行い、根茎色形質に関連するDNAマーカーを検索するとともに、根茎色遺伝子に関連する連鎖地図を作成する。
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