Elucidation and application on the mechanism of apple columnar tree induction

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H02126
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Nakajima Masatoshi 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (50237278)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 和馬 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 (10547722) ; 岡田 憲典 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (20312241)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: カラムナー樹形 / レトロポゾン / ジベレリン / 異所発現 / ジオキシゲナーゼ

Outline of Final Research Achievements

To elucidate the original function of DOX-Co, we obtained specific inhibitory compounds. We investigated expression systems to increase the yield of enzymes, and improved the efficiency of GC-MS for compound selection. We selected specific inhibitory compounds that do not inhibit known gibberellin-related enzymes. In addition, we detected enzymes with the same function in plants other than apples, and obtained information on the expression mode of the gene. To elucidate the regulatory mechanism of ectopic expression of the DOX-Co gene, we searched for protein coding regions in existing DNA contig sequences by referring to previously performed RNAseq data. Gene annotation was performed to create a list of DEG genes including transcription factors. In addition, we developed a reporter assay system to verify whether cis sequences exist in retroposon LTRs.

Free Research Field

生物制御化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

側枝が短く棒状の樹形を呈するカラムナー性形質は、農産現場において剪定や収穫を容易にすることからリンゴ以外の果樹への導入が望まれる。本研究で得た化合物の使用でDOX-Coの機能解明に至れば、形質導入果樹の食としての安全性担保に一役買うことは間違いない。加えて、適度なDOX-Coの機能抑制に化合物を用いれば、緩やかなカラムナー性の提示に伴い果実の日照改善にも繋がると期待される。当該遺伝子の異所発現機構は形質導入に必要不可欠な情報であることから、両者が揃って解明されることに大きな意義があるものと考えられる。学術的意義としては、酵素ファミリーに属する分子種の内在性基質特定の方法論を構築するものである。