セイヨウナシ枝変わりの赤着色変異機構の解明と育種的利用

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25850016
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 池田 和生 山形大学, 農学部, 助教 (80555269)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: セイヨウナシ / 果皮色 / アントシアニン

Research Abstract

赤着色変異セイヨウナシ‘スタークリムソン’の遮光果実と通常果実の果皮を開花期から収穫期、追熟終了まで経時的に採取し、その果皮におけるアントシアニン生合成系遺伝子の発現解析を行った。通常果実と遮光果実で比較を行った結果、全ての遺伝子において通常果実における遺伝子発現が遮光果実を上回っており、中でもANSにおいてその差が約７万倍と非常に大きいものであった。またこの最も大きな発現量の差が認められた６月は、果皮に含まれるアントシアニン含量が最も上昇した時期であることも確認され、このことからセイヨウナシの果皮における着色にはANSが非常に強く関与していることが示唆された。
また、セイヨウナシの赤着色には全面着色タイプと陽光面着色タイプが存在するが、これらの着色タイプの違いが果皮に含まれるアントシアニン含量やその生成パターンに違いがあるかを確認するため‘バートレット’の枝変わり変異体で全面着色タイプの‘ロージーレッドバートレット’、陽光面着色タイプの‘マックスレッドバートレット’、‘バートレット’の後代で陽光面着色タイプの‘カリフォルニア’を用い、生育期間および追熟期間中の果皮の色素含量を経時的に調査した。その結果、‘ロージーレッドバートレット’は生育期間中アントシアニン含量が増加を続けており、他の品種とは全く異なるアントシアニン合成を示した。一方、陽光面着色タイプの‘マックスレッドバートレット’や‘カリフォルニア’は6~7月がアントシアニン合成のピークを迎え、‘スタークリムソン’と同様の傾向を示した。これらのことから、セイヨウナシの果皮において、アントシアニンは着色タイプによってその合成能が異なるわけではなく、特定の品種に固有の色素メカニズムが存在することが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

平成25年度では、セイヨウナシにおける赤着色変異がアントシアニン生合成経路において、どの部分で変異が起きているのかを明らかにすることを目的とした。今年度行った赤着色変異体‘スタークリムソン’における経時的な色素含量と遺伝子発現の調査の結果から、アントシアニジン合成酵素遺伝子（ANS）がセイヨウナシの果皮におけるアントシアニン合成に非常に強く関与していることが示唆された。次年度に遺伝子構造解析を予定しているが、今年度の結果よりANSを中心に解析を進めることができると考えられる。
また、着色タイプの異なる品種間における色素含量の経時的な変化について調査を行った結果、品種間でアントシアニンの蓄積パターンが異なることが明らかとなった。その蓄積パターンの違いは着色タイプによるものではなく特定の品種が持つ特性であることが新たに明らかとなり、この点に関しては予想以上の結果となった。

Strategy for Future Research Activity

平成26年度は、セイヨウナシのアントシアニン合成に強く関与することが示唆されたANSを中心にゲノム構造解析を行う。これは当初の計画とほぼ同様であるが、着色タイプの異なる品種間おけるアントシアニン合成系遺伝子の発現解析についてより詳細な研究を行う予定である。これは、特定の品種が持つ特性すなわち‘ロージーレッドバートレット’のアントシアニン含量が生育期間中増加を続けるという特性と‘ロージーレッドバートレット’における着色形質が遺伝しないとされることとの関連性についても知見を得るためである。機能性成分としてのアントシアニン含量は高い方が好まれるため、この形質についての遺伝的な解明は今後もっとも重要な課題であると考えられる。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

初年度は複数の遺伝子について大量のサンプルについて発現解析を行うため、発現解析を迅速に行うためパーソナルリアルタイムPCR装置を計上したが、リアルタイムPCR装置を借用することができたため、サンプルからRNAを抽出する際大量かつ迅速に行うことができるよう冷却高速遠心分離機を購入した。その結果差額分が余剰となったが、次年度に新たに発現解析を大量に行う計画を立てたためその抽出およびcDNA合成に必要な試薬類の購入に余剰分を当てることとした。
新たに計画したアントシアニン蓄積パターンの異なる‘ロージーレッドバートレット’におけるアントシアニン合成系遺伝子の発現解析に要するRNA抽出、cDNA合成に関わる試薬類の購入を計画している。また、遺伝子の構造解析を行う品種も増加したたため、 DNAブロット分析に関する器具や試薬類についても購入額を増やすこととした。