| 研究課題/領域番号 |
19K22301
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分39:生産環境農学およびその関連分野
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
小野 道之 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (50201405)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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| キーワード | アサガオ / アントシアニン / 液胞 / 花色 / 形質転換植物 / シクラメン / ベタキサンチン / ベタレイン / 混色 / プロトプラスト / サイエンス・アート |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ベタレイン合成系の酵素遺伝子を遺伝子導入したアサガオの形質転換植物を作出する。これを開花させて花色を観察し、花色、色素の分析を行う。アサガオはアントシアニンを合成するが、ベタレインの合成系は持たないため、形質転換植物の花弁の液胞では、植物界でもほぼ初めてとなる両色素の混色が実現することになり、新規の花色が期待できる。アサガオはナショナルバイオリソース(NBRP)として、アントシアニンによる多様な色彩を持つ多くの品種・系統がある花きのモデル植物である。ベタレインにはベタシアニン（赤）とベタキサンチン（黄）があることから、本研究による混色はパレットのように花色の多様性をさらに拡大する可能性がある。
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| 研究成果の概要 |
ナデシコ目の限られた植物でのみ合成される色素ベタレインの合成経路をアサガオに遺伝子導入して花色改変に挑戦した。ベタキサンチンによる薄黄色花弁を実現したが、植物体を衰弱させる障害があった。その原因を解明して解決法を発見した。ベタキサンチンとアントシアニンの液胞における共存については、トランスポゾンによる白花の復帰変異体で観察した。自然界では液胞内に共存しない両色素の共存を顕微鏡で確認すると共に、分光測色計と色素分析により色調の変化等を解析した。また、アサガオより長命な花弁を持つシクラメンの全ゲノム塩基配列を先新ゲノム支援により世界で初めて解読し「液胞のパレット化」として安定した実験系を確立した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
アサガオなどの黄花化は育種家の夢であるが、ベタキサンチン合成系遺伝子の導入によりアサガオの黄花化に成功した。形質転換植物に生育障害が観察されたが、その原因を特定し、多くの植物種に適応できる解決策を考案した。自然界でベタシアニンを合成する植物種は限られており、その合成系とフラボノイド合成系は互いに排他的である。今回、ベタキサンチンとフラボノイドが同一の液胞内に共存することを顕微鏡レベルで世界で初めて示すと共に、両色素合成の初発物質を解析した。また、アサガオより長命な花弁を持つシクラメンの全ゲノム塩基配列を先進ゲノム支援により世界で初めて解読し「液胞のパレット化」のための安定した実験系を確立した。
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