2021 Fiscal Year Research-status Report
花色に寄与するアントシアニン液胞内凝集体の形成条件および形成制御遺伝子の特定
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20K15515
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
出口 亜由美 千葉大学, 大学院園芸学研究院, 助教 (20780563)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 花色 / アントシアニン / AVIs / フラボノイド / ダリア / ニチニチソウ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，ダリアおよびニチニチソウにおけるアントシアニン凝集体Anthocyanic vacuolar inclusions （AVIs）形成に共通する条件および制御遺伝子を特定する．2020年度のダリアにおける調査から，①フラボン等のアントシアニン以外の色素の蓄積がみられないこと，および，②特定のアントシアニンを高蓄積することがAVIs形成条件であることが示唆されている．2021年度は主にニチニチソウを用いて解析を行った．すでに調査済みのニチニチソウAVIs形成品種1品種では上記ダリアのAVIs形成条件が当てはまっていた．しかし，本年度新たに導入したAVIs形成品種3品種のうち2品種は，①アントシアニン以外の色素の蓄積がみられないという条件に該当しなかった．この3品種は花弁の基部にのみAVIs形成がみられる品種であったため，花弁基部と花弁先端部で色素の蓄積量を比較した．その結果，2品種ではAVIsが形成されている基部においても，形成されていない先端部においてもフラボノールを蓄積していた．一方で，アントシアニンはすべての品種で同一であり，また，先端部に比べて基部で蓄積量が多かった．したがって，少なくともニチニチソウにおいては，条件②がAVIs形成に強く寄与していると考えられた．ダリアにおいても，基質競合の関係から，フラボン蓄積がアントシアニン蓄積量を減少させるという報告があるため，条件①は条件②を成立させるための間接的な条件に過ぎない可能性もある．ニチニチソウAVIs形成品種と非形成品種間で正逆交配を行ったところ，後代はすべてAVIs非形成系統となったため，AVIs形成形質は潜性であることが明らかになった．現在F2種子を採取中である．さらに，ニチニチソウのAVIs形成品種，非形成品種，本年度導入した3品種の花弁基部および花弁先端部でRNA-seqを実施した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2020年度に獲得したダリアのAVIs形成および非形成交配後代は，表現型が多様で複雑であり，遺伝子解析を実施するまで情報を整理できなかった．また，ニチニチソウではF2の解析を2021年度中に実施する予定であったが，現在まだ採種段階である．そのため，やや遅れているとした．2022年度に挽回を図る．
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| Strategy for Future Research Activity |
ニチニチソウのF2集団を栽培し，表現型の調査および遺伝子発現調査を行う予定である．2021年度に実施したAVIs形成品種および非形成品種でのRNA-seqにより，AVIs形成アントシアニンの合成に関わる可能性のある遺伝子候補を3つ発見しているため，それらの遺伝子を中心に解析を進める．AVIs形成と発現に相関のある遺伝子を特定できれば，発現差を生じさせる配列調査も実施し，AVIs形成系統を選抜できる遺伝子マーカーの開発を目指す．
ダリアのAVIs形成制御遺伝子の特定に関しては，AVIs形成品種とフラボンを蓄積しないAVIs非形成品種間での比較において，アントシアニン合成に関わるマロニル基転移酵素遺伝子の発現量に差がみられたことから，この遺伝子を第一候補として，交配後代でも調査を進める予定である．交配後代の中には，細胞当たりのAVIs形成頻度にばらつきが見られているため，遺伝子発現量との相関解析も行いたい．
また，ダリアのAVIs形成条件①に関しては，フラボンが物理的にアントシアニンの凝集を阻害する可能性と，基質競合の影響によりアントシアニン蓄積量を減少させてしまう，すなわち条件②に間接的にかかわる可能性が考えられる．物理的な阻害の有無を検証するために，2021年度にin vitroでの色素調合によるアントシアニン凝集の有無を調査する予定であったが実施できていないため，本年度中に必ず実施し，検証する予定である．
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| Causes of Carryover |
本年度も新型コロナ蔓延防止のため、国内外の学会が中止やオンライン開催になったことから、旅費の使用額が0円となり次年度使用額が生じた。次年度では現地開催の学会も増えてくると思うため、多くの学会に参加し使用したいと考える。また、本年度実施できなかった解析があるため、その解析費用にも少し回したいと考えている。
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