| 研究課題/領域番号 |
25292025
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 |
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研究代表者 |
大宮 あけみ 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 花き研究所花き研究領域, 上席研究員 (50355715)
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| 研究分担者 |
岸本 早苗 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 花き研究所花き研究領域, 主任研究員 (70355717)
光田 展隆 独立行政法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 研究員 (80450667)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | クロロフィル / 転写因子 / 発現解析 / 代謝工学 / 花色 |
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| 研究概要 |
カーネーションの緑花品種および白花品種を材料に、葉および花弁のクロロフィルおよびその代謝産物をHPLCで解析した。その結果、葉には約2000nmol/gFWのクロロフィルが含まれていた。白色花弁ではつぼみの時期には約100nmol/gFWのクロロフィルが含まれていたが、発達過程で減少し、開花した花弁にはほとんど含まれていなかった。緑色花弁では発達後期にクロロフィル量が上昇する傾向にあり、積極的に生合成していることが示された。
マイクロアレイ解析の結果、カーネーションの緑色花弁ではクロロフィル生合成系酵素遺伝子の発現が葉と同様に高い傾向にあったが、白色花弁では複数の酵素遺伝子の発現が著しく低かった。分解系の遺伝子は葉よりも花弁で顕著に高く、特にstay-green protein (SGR) およびフェオフィチナーゼ遺伝子 (PPH) の発現は緑色花弁および白色花弁ともに高かった。トルコギキョウでは、生合成経路で働く大半の酵素遺伝子の発現が花弁において葉よりも顕著に低かった。白色花弁に比べて緑色花弁では発達後期に発現が高い傾向にあった。分解関連の遺伝子の中で、特にSGRの発現が花弁において葉よりも高かった。緑色花弁と白色花弁で分解系遺伝子の発現に大きな差はなかった。以上の結果から、花弁では低い生合成活性と高い分解活性のバランスにより、葉よりもクロロフィル量が少ない状態がつくられていると考えられた。また、緑色花弁では白色花弁よりも生合成活性が高いことが、クロロフィルを蓄積している要因の一つであることが示された。
シロイヌナズナ転写因子ライブラリーを用いたイーストワンハイブリッドにより、クロロフィル代謝の鍵酵素の発現を制御する転写因子群のスクリーニングを開始し、クロロフィルb還元酵素（NYC1/NOL）、SGRのプロモーター領域に結合する転写因子候補を複数獲得した。
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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
計画通りにカーネーションおよびトルコギキョウのクロロフィルのHPLC分析とマイクロアレイを用いたクロロフィルの代謝関連遺伝子の発現解析を行い、クロロフィルの蓄積と同調して発現する遺伝子を特定することができた。また、シロイヌナズナにおいてもクロロフィル分解系酵素遺伝子に結合する転写因子のスクリーニングを行い、プロモーター領域に結合する転写因子候補を複数獲得した。以上の結果から、25年度は、当初の計画通りに研究を推進し一定の成果を上げたことから、概ね順調に進展していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
２５年度に行った転写因子のスクリーニングにおいて、NYC1、NOLおよびSGRについてはプロモーター領域に結合する転写因子候補が獲得できたが、PPHについては獲得できなかった。本研究において用いているスクリーニング法は、研究分担者の光田が開発した方法で、プロモーター領域の転写因子結合領域を絞りこまずにスクリーニングできることが特徴である。そのため多くの酵素遺伝子を対象に短期間に転写因子候補が獲得できるメリットがあるが、転写因子候補が得られない場合もあることが今回の実験により判明した。２６年度はクロロフィル生合成酵素遺伝子についてもスクリーニングを行うとともに、候補転写因子が得られなかった場合の条件(プロモーター領域の絞り込み)の検討を早急におこなう必要がある。
シロイヌナズナにおいて獲得した転写因子候補の、カーネーションやトルコギキョウにおけるカウンターパートを探して機能解析を行い、植物共通に存在するクロロフィル代謝制御のメカニズムを明らかにする。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
研究補助員の雇用を予定していたが、希望するスキルを持った補助員が見つからなかった。
形質転換体の作製や、電子顕微鏡解析、マイクロアレイ解析を外部委託で行うことにより、研究補助員の不足を補う予定である。
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