Elucidation of Maturation Control Mechanisms in Grape Fruits by Metabolomics and Transcriptomics

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05578
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39030:Horticultural science-related
• Research Institution: Ishikawa Prefectural University
• Principal Investigator: TAKAI Mei 石川県立大学, 生物資源環境学部, 准教授 (70589770)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 及川 彰 京都大学, 農学研究科, 教授 (50442934)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 果実成熟 / 植物ホルモン / アブシジン酸 / 遺伝子発現解析 / メタボローム解析

Outline of Final Research Achievements

To elucidate the maturation control mechanisms in non-climacteric grape fruits, we performed metabolome analysis of metabolites (especially plant hormones) and transcriptome analysis (RNA-Seq) of comprehensive gene expression using fruits with different maturation phenotypes. The results suggested that there is crosstalk between various plant hormones during the grape fruit maturation process, and abscisic acid (ABA) plays an important role in maturation. The progression patterns of coloration varied greatly between varieties, were related to fluctuations in endogenous ABA content, and these traits were suggested to be heritable. Additionally, it was suggested that at least part of the ABA in the fruits may have been translocated from other tissues.

Free Research Field

果樹園芸学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

果実の成熟はエチレンの制御による追熟型（クライマクテリック型）とエチレンが生成しない非追熟型（非クライマクテリック型）に大別される。ブドウのような非クライマクテリック型果実の成熟のメカニズムはまた解明されていない。本研究では、各種植物ホルモン（特にアブシジン酸（ABA）がブドウ果実成熟過程における機作を検討することにより、非クライマクテリック型果実の成熟制御機構の解明に知見を提供できる。一方、ブドウ果皮の色は市場価格を影響する重要な品質であり、本研究の成果は地球温暖化等による着色不良問題の解決に理論的および実用的な技術開発に役に立つと考えられる。