栽培イチゴの栄養・生殖成長転換分子機構の解明と応用

• 研究課題/領域番号: 19K06031
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分39030:園芸科学関連
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 松本 省吾 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (90241489)
• 研究分担者: 太田垣 駿吾 名城大学, 農学部, 准教授 (50597789)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 園芸学 / 野菜 / イチゴ / 花芽分化 / 促成栽培 / バイオマーカー / 生殖成長 / 栄養成長

研究開始時の研究の概要

栽培イチゴの苗増殖に関わる栄養成長期と果実生産に関わる生殖成長期の転換機構を分子レベルで解き明かし、超促成栽培に応用することを目的とする。具体的には、栽培イチゴの生殖成長すなわち花芽分化に関連する遺伝子群、栄養成長に関わる遺伝子群を特定して構造・機能解析を行なう。また、花芽分化時に発現変動する遺伝子群を指標とした超促成栽培技術を確立する。さらに、プラズマ照射による栄養・生殖成長転換系を実現し、新たな周年栽培の確立を目指す。

研究成果の概要

イチゴ促成栽培では、早期の果実収穫のために花芽分化時期の特定が重要である。本研究では、栽培イチゴに普遍的な、花芽分化促進に関わるFaFT3、FaAP1、GID1など、抑制に関わるFaTFL1、PHYAなどを見出し、特に、中心的に働くFaFT3について詳細な構造・機能解析を行なった。花芽分化組織であるクラウン茎頂部と連動して葉にて発現変動する遺伝子群の中から、花芽分化時を特定できるバイオマーカーを選定した。また、低温プラズマ処理による花芽分化時期の促進ならびに収穫期の前倒しの可能性が示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

複数の食用栽培イチゴを用い、栄養成長から生殖成長への転換時に普遍的に働く遺伝子群を特定して構造、発現、機能解析を行い、転換機構の一端を明らかにした。クラウン茎頂部位の花芽分化時期を特定できるバイオマーカーを葉組織にて特定し、苗を損ねることなく花芽分化時期を特定できる道を開いた。低温プラズマ処理による花芽分化時期の促進ならびに収穫期の前倒しの可能性についても示された。

研究成果

• [雑誌論文] Response and acclimatization of a CAM orchid, Dendrobium Sonia ‘Earsakul’ to drought, heat, and combined drought and heat stress (2023)
  • 著者名/発表者名: Taticharoen Thanachok、Matsumoto Shogo、Chutteang Cattleya、Srion Karncharoen、Malumpong Chanate、Abdullakasim Supatida
  • 雑誌名: Scientia Horticulturae 巻: 309 ページ: 111661-111661
  • DOI: 10.1016/j.scienta.2022.111661
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genome-Wide Analysis of Aquaporins in Japanese Morning Glory (Ipomoea nil) (2023)
  • 著者名/発表者名: Inden Tamami、Hoshino Atsushi、Otagaki Shungo、Matsumoto Shogo、Shiratake Katsuhiro
  • 雑誌名: Plants 巻: 12 号: 7 ページ: 1511-1511
  • DOI: 10.3390/plants12071511
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genome-Wide Analysis of Multidrug and Toxic Compound Extruction Transporters in Grape (2022)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Megumi、Otagaki Shungo、Matsumoto Shogo、Shiratake Katsuhiro
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 13 ページ: 892638-892638
  • DOI: 10.3389/fpls.2022.892638
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome editing of <i>SlMYB3R3</i>, a cell cycle transcription factor gene of tomato, induces elongated fruit shape (2022)
  • 著者名/発表者名: Zheng Qingyou、Takei-Hoshi Rie、Okumura Hitomi、Ito Masaki、Kawaguchi Kohei、Otagaki Shungo、Matsumoto Shogo、Luo Zhengrong、Zhang Qinglin、Shiratake Katsuhiro
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 73 号: 22 ページ: 7312-7325
  • DOI: 10.1093/jxb/erac352
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Plant Hormone and Inorganic Ion Concentrations in the Xylem Exudate of Grafted Plants Depend on the Scion?Rootstock Combination (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Kohei、Nakaune Makoto、Ma Jian Feng、Kojima Mikiko、Takebayashi Yumiko、Sakakibara Hitoshi、Otagaki Shungo、Matsumoto Shogo、Shiratake Katsuhiro
  • 雑誌名: Plants 巻: 11 号: 19 ページ: 2594-2594
  • DOI: 10.3390/plants11192594
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-wide analysis of R2R3-MYB transcription factors in Japanese morning glory (2022)
  • 著者名/発表者名: Komatsuzaki Ayane、Hoshino Atsushi、Otagaki Shungo、Matsumoto Shogo、Shiratake Katsuhiro
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 17 号: 10 ページ: e0271012-e0271012
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0271012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The identification of the <i>Rosa S</i>-locus provides new insights into the breeding and wild origins of continuous-flowering roses (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Koji、Ueda Yoshihiro、Matsumoto Shogo、Horibe Takanori、Otagaki Shungo、Wang Li、Wang Guoliang、Hibrand-Saint Oyant Laurence、Foucher Fabrice、Linde Marcus、Debener Thomas
  • 雑誌名: Horticulture Research 巻: 9 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1093/hr/uhac155
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Establishment of CRISPR/Cas9 genome editing system in Indonesian orchid <i>Dendrobium lineale</i> Rolfe (2022)
  • 著者名/発表者名: Zubaidah L.、Setiawati Y.、Nopitasari S.、Lawrie M.D.、Sasongko A.B.、Purwantoro A.、Widada J.、Ninomiya K.、Asano Y.、Matsumoto S.、Yoshioka Y.、Semiarti E.
  • 雑誌名: Acta Horticulturae 巻: 1334 号: 1334 ページ: 205-214
  • DOI: 10.17660/actahortic.2022.1334.25
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Agrobacterium-mediated transformation by using immerse and agroinfiltration method for genome editing of orchids with CRISPR/Cas9 (2022)
  • 著者名/発表者名: Subchan A.N.、Nopitasari S.、Setiawati Y.、Zubaidah L.、Nikmah N.、Lawrie M.D.、Sasongko A.B.、Matsumoto S.、Yoshioka Y.、Semiarti E.
  • 雑誌名: Acta Horticulturae 巻: 1334 号: 1334 ページ: 263-272
  • DOI: 10.17660/actahortic.2022.1334.32
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Gene expression profiling of leaves in conjunction with a floral bud differentiation process in cultivated strawberry ‘Akihime’ (2021)
  • 著者名/発表者名: Otagaki S.、Koembuoy K.、Takahashi H.、Isobe S.、Matsumoto S.
  • 雑誌名: Acta Horticulturae 巻: 1309 号: 1309 ページ: 19-24
  • DOI: 10.17660/actahortic.2021.1309.4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional disruption of cell wall invertase inhibitor by genome editing increases sugar content of tomato fruit without decrease fruit weight (2021)
  • 著者名/発表者名: Kohei Kawaguchi, Rie Takei-Hoshi, Ikue Yoshikawa, Keiji Nishida, Makoto Kobayashi, Miyako Kusano, Yu Lu, Tohru Ariizumi, Hiroshi Ezura, Shungo Otagaki, Shogo Matsumoto, and Katsuhiro Shiratake
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 21534-21534
  • DOI: 10.1038/s41598-021-00966-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular Structure of Gardenia Blue Pigments by Reaction of Genipin with Benzylamine and Amino Acids (2021)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumiuchi K., T. Toyoshima, F. Hasegawa, R. Terasawa, W. Honda, M. Sakakibara, Y. Ishida, Y. Ikai, R. Ishibashi, K. Furuya, T. Morimoto, K. Ishizuki, Y. Nishizaki, N. Masumoto, N. Sugimoto, K. Sato, H. Oka
  • 雑誌名: Journal of Agricultural and Food Chemistry 巻: 69 ページ: 3904-3911
  • DOI: 10.21203/rs.3.rs-104746/v1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Application of CRISPR/Cas9 genome editing system for molecular breeding of orchids (2020)
  • 著者名/発表者名: E. Semiarti S. Nopitasari, Y. Setiawati, M.D. Lawrie, A. Purwantoro, J. Widada, K Ninomiya, Y. Asano, S. Matsumoto, Y. Yoshioka
  • 雑誌名: Indonesian Journal of Biotechnology 巻: 25 ページ: 61-68
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Improvement of yield and grain quality by periodic cold plasma treatment with rice plants in a paddy field (2020)
  • 著者名/発表者名: Hashizume Hiroshi、Kitano Hidemi、Mizuno Hiroko、Abe Akiko、Yuasa Genki、Tohno Satoe、Tanaka Hiromasa、Ishikawa Kenji、Matsumoto Shogo、Sakakibara Hitoshi、Nikawa Susumu、Maeshima Masayoshi、Mizuno Masaaki、Hori Masaru
  • 雑誌名: Plasma Processes and Polymers 巻: 18 号: 1 ページ: 2000181-2000181
  • DOI: 10.1002/ppap.202000181
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] RNA-seq Analysis of Meristem Cells Identifies the <i>FaFT3</i> Gene as a Common Floral Inducer in Japanese Cultivated Strawberry (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Koembuoy, S. Hasegawa, S. Otagaki, H. Takahashi, S. Nagano, S. Isobe, K. Shiratake, S. Matsumoto
  • 雑誌名: The Horticulture Journal 巻: 89 号: 2 ページ: 138-146
  • DOI: 10.2503/hortj.UTD-126
  • NAID: 130007828989
  • ISSN: 2189-0102, 2189-0110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of the genes that regulate ornamental characters using the Rosa multiflora genome database (https://rosa.kazusa.or.jp/). (2019)
  • 著者名/発表者名: N. Nakamura, H. Hirakawa, S. Sato, S. Otagaki, S. Matsumoto, S. Tabata,Y. Tanaka
  • 雑誌名: Acta Hort. 巻: 1232 ページ: 111-118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Upregulation of MdMYB110a is responsible for ABA-mediated colouration of type 2 red-fleshed apples (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato H.、Otagaki S.、Ono Y.、Shiratake K.、Matsumoto S.
  • 雑誌名: The Journal of Horticultural Science and Biotechnology 巻: 94 号: 1 ページ: 33-40
  • DOI: 10.1080/14620316.2018.1452638
  • 査読あり
• [学会発表] 探針エレクトロスプレーイオン化タンデム質量分析（PESI/MS/MS）による園芸作物におけるアントシアニンのハイスループット分析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石橋美咲，吉川郁恵，財津桂，及川彰，太田垣駿吾，松本省吾，白武勝裕
  • 学会等名: 第70回日本質量分析総合討論会
• [学会発表] アサガオにおけるアクアポリンのゲノムワイド解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 位田瑞実，星野敦，太田垣駿吾，松本省吾，白武勝裕
  • 学会等名: 第11回アサガオ研究集会
• [学会発表] 栽培条件及びゲノム編集技術を基盤としたコチョウランの早期開花系の確立 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石垣晋一郎，井藤大也，白武勝裕，吉岡泰，松本省吾
  • 学会等名: 令和4年度園芸学会秋季大会
• [学会発表] ナノポアシーケンス技術を活用したⅡ型赤果肉リンゴ系統のゲノム解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中村優介，兒島孝明，金丸京平，山口維尚，白武勝裕，太田垣駿吾，松本省吾
  • 学会等名: 令和4年度園芸学会秋季大会
• [学会発表] 栽培イチゴにおける時計遺伝子の発現解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石橋美咲，中道範人，速水駿，太田垣駿吾，松本省吾，及川彰，白武勝裕
  • 学会等名: 令和4年度園芸学会秋季大会
• [学会発表] トマトの成熟を制御する新奇低分子RNAの探索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 濱元聡奈，服部幹也，白武勝裕，松本省吾，太田垣駿吾
  • 学会等名: 18th Japan Solanaceae Consortium Symposium (JSOL2022)
• [学会発表] トマトの接ぎ木成立に関与する無機イオンの探索とMnの機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川口航平，馬建鋒，太田垣駿吾，松本省吾，白武勝裕
  • 学会等名: 植物の栄養研究会 第7回交流会
• [学会発表] 低分子RNAの機能障害がトマトの果実成熟過程に及ぼす影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 濱元聡奈，服部幹也，白武勝裕，松本省吾，太田垣駿吾
  • 学会等名: 植物の栄養研究会 第7回交流会
• [学会発表] リンゴFYPr606 系統が示す自家摘果性の作動機構の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 柘植美希奈，金丸京平，山口維尚，白澤健太，磯部祥子，白武勝裕，松本省吾，太田垣駿吾
  • 学会等名: 令和5年度園芸学会春季大会
• [学会発表] Production of high Brix tomato by genome editing of invertase inhibitor gene. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kohei Kawaguchi, Rie Takei-Hoshi, Ikue Yoshikawa, Keiji Nishida, Makoto Kobayashi, Miyako Kusano, Yu Lu, Tohru Ariizumi, Hiroshi Ezura, Shungo Otagaki, Shogo Matsumoto , Katsuhiro Shiratake
  • 学会等名: The 31st International Horticultural Congress (IHC2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Gene expression profiling of leaves in conjunction with a floral bud differentiation process in cultivated strawberry 'Akihime' (2021)
  • 著者名/発表者名: Shungo Otagaki
  • 学会等名: 9th International strawberry symposium
  • 国際学会
• [学会発表] リンゴ交配品種組み合わせ検索システムのバージョンアップ：S遺伝子型の追加・修正と多言語対応 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岩川秀和, 李天忠, 李洋, 大川敏生, 白武勝裕, 太田垣駿吾, 松本省吾
  • 学会等名: 令和3年度園芸学会秋季大会
• [学会発表] Stable production of high-quality strawberry fruits with cold plasma treatment during cultivation (2021)
  • 著者名/発表者名: 橋爪博司，松本省吾，坪田憲紀，三田 薫，水野寛子，阿部明子，湯浅元気，東野里江，田中宏昌，石川健治，伊藤昌文，北野英己，榊原 均，仁川 進，大熊隆之，前島正義, 水野正明，堀 勝
  • 学会等名: The 39th Symposium on Plasma Processing/The 34th Symposium on Plsma Science for Materials
• [学会発表] II型赤果肉リンゴ形質を司るMdMYB110a遺伝子の果肉特異的発現制御機構に関する解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 杉山華奈子, 金丸京平, 山口維尚, 白澤健太, 磯部祥子, 小嶋美紀子, 竹林裕美子, 榊原均, 白武勝裕, 松本省吾, 太田垣駿吾
  • 学会等名: 令和3年度園芸学会秋季大会
• [学会発表] 四倍体バラ交雑集団へのゲノムワイド関連解析の適用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小林宏輔, 平石昌太郎, 落合正樹, 白澤健太, 磯部祥子, 白武勝裕, 松本省吾, 太田垣駿吾
  • 学会等名: 令和3年度園芸学会秋季大会
• [学会発表] ナノポアシーケンサーを用いたII型赤果肉リンゴ系統のゲノム解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 柘植美希奈, 中村優介, 兒島孝明, 金丸京平, 山口維尚, 白武勝裕, 松本省吾, 太田垣駿吾
  • 学会等名: 令和3年度園芸学会秋季大会
• [学会発表] Analysis of the mechanism of lateral fruit-specific abscission zone formation in apple lineage FYPr606 (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Yamada, A. Ito, K. Kanamaru, Y. Yamaguchi, M. Kojima, Y. Takebayashi,H. Sakakibara, K. Shiratake, S. Matsumoto and S. Otagaki
  • 学会等名: 園芸学会令和３年度春季大会
• [学会発表] Quantitative evaluation of the shape of petals in cultivated roses by image analysis (2021)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayashi, M. Ochiai, K. Shiratake, S. Matsumoto and S. Otagaki
  • 学会等名: 園芸学会令和３年度春季大会
• [学会発表] FaFT3 : a universal floral inducer in June bearing type cultivated strawberry (Fragaria x ananassa) (2019)
  • 著者名/発表者名: K.Koembuoy, S. Hasegawa, S. Otagaki, S. Nagano, S. Isobe, K. Shiratake, S. Matsumoto
  • 学会等名: 令和元年度園芸学会東海支部大会
• [学会発表] Investigation of a biomarker for floral bud initiation in cultivated strawberry (2019)
  • 著者名/発表者名: K.Koembuoy, S. Otagaki, S. Isobe, K. Shiratake, S. Matsumoto
  • 学会等名: 園芸学会令和元年度秋季大会