デルフィニウムにおけるポリアシル化アントシアニン生合成遺伝子の全解明

• 研究課題/領域番号: 13J08285
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 西﨑 雄三 東京農工大学, 大学院工学研究院, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2013 – 2014
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: アントシアニン / デルフィニウム / アシルグルコース / p-hydroxybenzoyl-glucose / p-hydroxybenzoic acid / ポリアシル化

研究実績の概要

園芸植物で青い花として人気があるデルフィニウムは、生体内において、violdelphinやcyanodelphinとよばれるdelphinidinの7位がグルコースとρ-hydroxybenzoic acid(pHBA)で複雑に修飾されたポリアシル化アントシアニンを合成することで、青い花色を呈する。Cyanodelphinはvioldelphinを経由して合成されると推測され、前年度の研究において、violdelphinは、delphinidinの3位が配糖化された後、delphinidinの7位が、生体内に蓄積しているアシルグルコースの1種であるρ-hydroxybenzoyl-glucose(pHBG)をグルコース供与体とする配糖化酵素と、同じくρ-hydroxybenzoic acid(pHBA)供与体とするアシル化酵素が連続的に交互に働き、1分子ずつ修飾することで、合成されることを見いだした。
今年度は、様々なデルフィニウム栽培品種の萼片において蓄積するアントシアニンの成分解析を行う中で、violdelphin生合成過程の代謝中間産物であるdelphinidin 3-O-rutinoside-7-O-(6-O-(p-hydroxybenzoyl)-glucoside)[Dp3R7BG]を主要アントシアニンとして蓄積する栽培品種を見いだした。昨年度の研究成果より、AA7BG-GT1 cDNA配列とAA7BG-GT2 cDNA配列を単離した。大腸菌組換え酵素を用いた生化学的な解析より、両遺伝子はDp3R7BGを配糖化しdelphinidin 3-O-rutinoside-7-O-(6-O-(4-O-(glucosyl)-oxybenzoyl)-glucosideの合成を担う配糖化酵素遺伝子であることが示されたが、遺伝学的な証明は成されていなかった。Dp3R7BGを蓄積する栽培品種において、AA7BG-GT1遺伝子とAA7BG-GT2遺伝子の発現解析を行ったところ、両遺伝子の発現は確認されなかった。この結果は、AA7BG-GT1遺伝子とAA7BG-GT2遺伝子がDp3R7BGの配糖化を担う責任遺伝子であることを支持する結果である。

現在までの達成度 (段落)

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

今後の研究の推進方策

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of the glucosyltransferase gene that supplies the p-hydroxybenzoyl-glucose for 7-polyacylation of anthocyanin in delphinium (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishizaki, Y., Sasaki, N., Yasunaga, M., Miyahara, T., Okamoto, E., Okamoto, M., Hirose, Y. Ozeki, Y.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: (in press) 号: 9 ページ: 2495-2506
  • DOI: 10.1093/jxb/eru134
  • 査読あり
• [雑誌論文] p-Hydroxybenzoyl-glucose is a Zwitter donor for the biosynthesis of 7-polyacylated anthocyanin in delphinium (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishizaki, Y., Yasunaga, M., Okamoto, E., Okamoto, M., Hirose, Y., Yamaguchi, M., Ozeki, Y. Sasaki, N.
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 25 号: 10 ページ: 4150-4156
  • DOI: 10.1105/tpc.113.113167
  • 査読あり
• [学会発表] Identification of the glucosyltransferase gene supplying p-hydroxybenzoylglucose required to 7-polyacylation of anthocyanin in delphinium (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishizaki, Y., Sasaki, N., Yasunaga, Y., Miyahara, T., Okamoto, E., Hirose, Y., Okamoto, M., Ozeki, Y.
  • 学会等名: 日本植物生理学会 第55回大会
  • 発表場所: 富山、富山大学
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] p-hydroxybenzoyl-glucose plays a "Zwitter donor"in vacuolar acyltransferases and glucosyltransferases for biosynthesis of polyacyl-anthocyanin in delphinium (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishizaki, Y., Yasunaga, M., Okamoto, E., Okamoto, M., Hirose, Y., Yamaguchi, M., Ozeki, Y. Sasaki, N.
  • 学会等名: 7th International Workshop on Anthocyanins
  • 発表場所: Portugal、Porto、Porto University
• [備考]
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~ozeky
• [備考]
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~ozeky