花弁に蓄積されるカロテノイドのエステル化の機構およびその役割の解明

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25450051
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 岸本 早苗 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 花き研究所花き研究領域, 主任研究員 (70355717)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: カロテノイド / 花き / 花弁 / エステル化

Research Abstract

花き類の花弁に蓄積するカロテノイドエステル体の組成や割合を明らかにするために、ジニア、マリーゴールド、ペチュニア、カリブラコア等の黄花品種や、黄花イポメア属野生種等のカロテノイド成分を抽出し、アルカリ処理を行ってエステル結合を加水分解したサンプルとの比較を行った。カロテノイドを多量に蓄積する花きほどエステル体カロテノイドの割合が高かった。一方わずかなカロテノイドしか蓄積しないペチュニア淡黄花品種は大部分がエステル結合のないフリー体のカロテノイドであった。わずかに含まれる(9Z)-ビオラキサンチンはほぼ完全にエステル体になっていたため、ペチュニアのカロテノイドエステル化酵素遺伝子には基質特異性が存在することが推測された。また、ジニアや黄花イポメア属野生種等、マリーゴールドの主成分はそれぞれゼアキサンチン、β-クリプトキサンチン、およびルテインであるが、これらのカロテノイドの大部分はエステル体として蓄積していることが確認できた。
これらの花弁からRNAを抽出し、既に報告されているトウガラシ色素体から単離されたエステラーゼ－リパーゼ様タンパクの配列を元にプライマーを設計し、それぞれの植物由来の全長ホモログを単離した。これらのアミノ酸配列をデータベース上に存在する相同配列と比較したところ、トウガラシを含むカロテノイドを色素体に蓄積する植物のホモログは同じクレードに分類されたが、アラビドプシスやイネ等の色素体が存在しない植物由来のホモログは別クレードに分類され、このホモログの配列とカロテノイド蓄積能との関連性が予想された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実験は予定通りに行われている。カロテノイドのエステル化により、花弁におけるカロテノイド蓄積量が増加していると推測できる知見が得られた。また、単離した遺伝子の配列の解析により、カロテノイド蓄積量とエステラーゼ様酵素タンパクの機能との関連性がうかがわれた。

Strategy for Future Research Activity

エステラーゼ様酵素タンパクの大腸菌内での発現や、植物体内での発現を確認するためにタンパク発現用コンストラクトならびに植物への導入用コンストラクトを構築する。
導入を試みる植物種におけるエステラーゼ様酵素遺伝子の発現動態を解析する。
最終的には本タンパクの導入植物体ならびにin vitroにおける機能を解析する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

大腸菌において酵素タンパクを発現させる実験のための試薬を購入する予定にしていたが、次年度に見送ったため。
タンパク発現用のベクター購入や抽出試薬に使用する予定である。