Pyruvate metabolism associated with ester synthesis in apple

Research Project

Project/Area Number	20H02982
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 39030:Horticultural science-related
Research Institution	National Agriculture and Food Research Organization
Principal Investigator	Tanaka Fukuyo 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 高度分析研究センター, ユニット長 (50355541)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	矢野亮一国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 高度分析研究センター, 上級研究員 (00443044) 立木美保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 (10355381)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000) Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000) Fiscal Year 2021: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000) Fiscal Year 2020: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Keywords	apple aroma / ethyl esters / acetyl esters / cultivars / gene expression / acetic esters / pyruvate / cultivar / GC-MS / watercore / acetic ester
Outline of Research at the Start	エチルエステル類と酢酸エステル類はそれぞれ甘い香りとフルーティなリンゴらしい香りを醸し出す重要な香気成分である。品質の優れた国産リンゴを供給するために，風味や好みに強く影響するこれらのエステル類の量やバランス、香りの特徴、遺伝子発現の特徴を、品種、栽培、貯蔵などの条件と関連付けて明らかにする。特に、ピルビン酸の分配にフォーカスし、エステル類のバランスを制御する遺伝子の抽出により、香りのデザイン育種や貯蔵技術の向上に繋がる情報を収集する。
Outline of Final Research Achievements	Esters are abundant in Japanese apple varieties. Aroma components of particular importance include acetate esters, which have a fruity aroma, and ethyl esters, which have a sweet aroma.　Therefore, we conducted co-expression analysis of apple aroma and RNAseq for the purpose of identify key genes and metabolic pathways of major ester synthesis. In consequence, ethyl esters were strongly associated with glycolysis genes and ethanol fermentation related genes, while acetate esters were associated generation of acetyl-CoA such as lipid oxidation.
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	1．特徴的な香気成分特性を有する４品種における果実内部位、収穫・貯蔵時期の組み合わせと、2.エチレン生成及び香気成分特性の異なるリンゴ2品種におけるエチレン抑制処理（1-MCP処理）の2実験を実施し、香気成分の網羅的解析とRNAseqを実施し、香気成分と遺伝子発現が大きく異なるデータセットを取得し、共発現解析を実施した。果実の香気成分について、このような詳細な解析事例は貴重である。エチルエステルの生成には嫌気条件またはエチレンが必須であり、酢酸エステルにはエチレンの関与は小さいこと、それぞれに関連する遺伝子が推定されたことは、風味の良い果物の育成に関して重要な情報となる。