| 研究課題/領域番号 |
25252008
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
江面 浩 筑波大学, 生命環境系, 教授 (00332552)
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| 研究分担者 |
加藤 一幾 岩手大学, 農学部, 助教 (30613517)
有泉 亨 筑波大学, 生命環境系, 助教 (70575381)
王 寧 筑波大学, 生命環境系, 助教 (90730193)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | トマト / 重要形質 / 日持ち / 糖度 / 花成 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、マイクロトムTILLING 基盤を使い、トマト重要育種形質（日持ち、糖度、花成）関連遺伝子の変異体を選抜・固定する。続いて野生型と変異体の間で、表現型及び比較オミックス解析を行い、各形質発現の分子ネットワークを明らかにする。得られた情報に基づき、各育種形質を改変する分子制御技術を提案する。
１．日持ち性制御機構：Sletr1-2変異体の実用性、他のエチレン受容体変異体及びNOR変異体の表現型を評価した。Sletr1-2変異体と4種類の固定品種とのF1を作出し、果実特性を評価した結果、Sletr1-2変異を有する全ての組み合わせのF1において、果実日持ちが伸びることが分かった。3変異体（Sletr4-1, Sletr5-1, Sletr6-1）でエチレン感受性変化が認められた。NOR変異体では、成長は顕著に遅れ、赤熟しないことが確認できた。エチレン生合成遺伝子について8448系統の変異体集団から選抜を行いACS2で12、ACS4で2、ACO1で13、ACO4で4系統のミスセンス変異体が獲得できた。ACS2及びACO4変異体は変異遺伝子のホモ化を進めた。
２．糖度蓄積制御機構：糖度蓄積関与遺伝子VPE5において、6144系統のTILLING集団から変異を探索し、23変異体を得た。そのうち、6系統でミスセンス変異が、1系統でナンセンス変異が生じていることを明らかにした。
３．花成制御機構：花成ホルモンSP5Gに焦点を当て、花成制御機構を検討した。前年度に接ぎ木試験よりSP5Gタンパク質は移動しないことが示唆されたが、別の方法で接ぎ木を行っても花成誘導されないことを確認した。TILLING法によって得たSP5G変異体は世代促進した。さらなるSP5G変異体の選抜を行うために、別領域からの選抜も試みたが、増幅が難航している。ELF3変異体も選抜を行い、15系統以上の候補を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は3つの課題に取り組み、それぞれ以下の進捗状況であったことから、上記の判断を行った。
１．日持ち性制御機構解析：Sletr1-2変異の実用性を評価して、その有効性を証明した。他のエチレン受容体変異体について、3系統で顕著な表現型変化（Sletr4-1変異体では、エチレン感受性低下, Sletr5-1及び Sletr6-1変異体ではエチレン感受性増加）を確認できた。選抜したNORホモ変異体に日持ち性に関わる表現型が確認できた。また、新たにエチレン生合成関連遺伝子の変異系統を選抜した。以上より、次年度以降、比較オミックス解析を実施する材料が獲得できた。
２．糖度蓄積制御機構解析：予定された遺伝子のVPE5変異体のTILLING選抜を行って23系統の変異体を獲得した。得られた変異体については、栽培を行い、一部の系統についてはホモ系統を得ることができた。
３．花成制御機構解析：SP5G欠損変異体のスクリーニングにおいては、目的領域の増幅がなかなかうまく行かず、まだ選抜が十分ではないが、これまでに選抜した系統の世代促進は進んでいる。ELF3欠損変異体の選抜は順調であるが、筑波大学において実験をする必要あり、まとまった実験があまりできていないことから、予定よりもやや遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
重要育種形質関連遺伝子の変異を固定し、野生型と変異体の間で、表現型解析、比較オミックス解析及び一部の遺伝子機能確認を行い、各形質発現の分子ネットワークを明らかにする。得られた情報に基づき、各育種形質を改変する分子制御技術を提案する。研究期間内に実施可能な技術は有効性の実証を行う。
１．日持ち性制御機構：日持ち性向上が実証されたSletr1-2変異は、トマト固定品種とF1の果実について、収量性、エチレン発生量、果実色発達、カロテノイド含量など詳細な比較解析を進める。新たに表現型変化の確認されたエチレン受容体変異体は、相補実験を行い遺伝子機能の確認を行うと伴に、詳細な表現型解析と比較オミックス解析を行う。NOR変異体は、詳細な表現型比較と比較メタボローム解析を行い、特に果実の成長・成熟の各段階において代謝物変化とNOR遺伝子の役割を明らかにする。エチレン生合成遺伝子変異体は、ACS2及びACO4に加え、ACS4及びACO1変異体のホモ化を進めるとともに、詳細な表現型解析及び比較オミックス解析を行う。
２．糖度蓄積制御機構：ミスセンス変異を有する6系統のVPE5変異体とナンセンス変異を有する1系統の変異体において、変異をホモ化して表現型を調査する。また、赤熟果実内のBrix値を糖度計で、スクロース、フルクトースあるいはグルコースをHPLCで解析する。また、変異遺伝子ついてホモ化された変異体、あるいは先行研究で作出したVEP5遺伝子の発現を抑制し、糖度が増加した形質転換体を利用して、果実成熟過程の比較プロテオーム解析を行い、糖度蓄積を制御する分子ネットワークの一端を明らかにする。
３．花成制御機構：SP5Gに関して、さらに欠損変異体の選抜を行う。さらに、得られた欠損変異体の世代促進と解析を行う。ELF3欠損変異体の二次スクリーニングを行い、得られた変異体の世代促進と解析を行う。
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