ポストハーベストステイグリーンの分子基盤と新しい育種利用

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26292006
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 草場 信 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (20370653)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 老化 / クロロフィル分解 / 光受容体

研究実績の概要

アブラナ科野菜のブロッコリは収穫後における暗黒状態の輸送中に老化が進行しやすいことが品質管理上大きな問題になっている。本年度も同じアブラナ科のシロイヌナズナを用いて暗黒による老化制御機構の解析を進めた。これまで暗黒処理による葉の老化誘導にはフィトクロームを介した赤色光・遠赤色光による制御が重要とされ、本課題の中でもその経路に関わると考えられているPIF4/PIF5の下流で働く因子AHTB2が老化促進に関与することを示した。一方、赤色光の以外の波長の光も葉の老化抑制に働く可能性を考え、様々な波長の光を照射して老化抑制作用を観察した。その結果、赤色光を含む幅広い波長が老化を抑制することが明らかになった他、400nm前後の波長も老化抑制作用が認められた。また、ダイズ細胞質遺伝ステイグリーン突然変異体cytGの原因遺伝子が光化学系IIの小サブユニットのひとつであるpsbMであることが明らかになっているが、ステイグリーンになる原因が光化学系IIの機能低下によるものであるかを解析するため、タバコを用いた葉緑体形質転換法により光化学系II小サブユニットのひとつpsbIのノックアウト形質転換体を作成した。タバコpsbMのノックアウト形質転換体は、cytG同様にクロロフィルbリダクターゼ活性が低下していることが明らかになっているが、psbIのノックアウト形質転換体のクロロフィルbリダクターゼ活性は正常であった。このことから、psbMは光化学系IIの機能の低下を介してではなく、特異的にクロロフィルbリダクターゼ活性を制御する可能性が考えられた。ゲノム編集に関してはシロイヌナズナを使って、様々なシステムの検討を行った。

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

予定通りダイズ細胞質遺伝ステイグリーン突然変異体のステイグリーンを引き起こすメカニズムについてより詳細な情報を得たほか、光による老化抑制に関して新たなメカニズムを見出すことが出来た。イネ以外の植物におけるゲノム編集については検討中である。

今後の研究の推進方策

暗黒処理による葉の老化を青色光がどのように抑制するかについて、シロイヌナズナの各種突然変異体を用いてより詳細な検討を行う。ゲノム編集技術に関しては現在でも突然変異体を得ることは出来ているが、より効率的な方法について検討を進める。

次年度使用額が生じた理由

全体としてはほぼ予定通りに予算執行が出来たが、遺伝子発現に関するデータに関してサンプルが十分量得られなかったことから、その解析に関する分を翌年度に繰り越し、解析を進める。

次年度使用額の使用計画

遺伝子発現解析用のサンプルを採取し、qRT-PCRなどを使って解析を進める。

研究成果

• [雑誌論文] The non-Mendelian green cotyledon gene in soybean encodes a small subunit of photosystem II (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohzuma, K., Sato, Y., Ito, H., Okuzaki, A., Watanabe, M., Kobayashi, H., Nakano, M., Yamatani, H., Masuda, Y., Nagashima, Y., Fukuoka, H., Yamada, T., Kanazawa, A., Kitamura, K., Tabei, Y., Ikeuchi, M., Sakamoto, W., Tanaka, A., and Kusaba, M.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 173 ページ: 2138-2147
  • DOI: 10.1104/pp.16.01589
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] イネstay-green遺伝子DCD1の単離と機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山谷浩史, 上妻馨梨, 中野道治, 林依子, 高見常明, 門田有希，奥本裕，坂本亘，阿部知子, 草場信
  • 学会等名: 日本育種学会第131回講演会
  • 発表場所: 名古屋大学, 名古屋
  • 年月日: 2017-03-29 – 2017-03-30
• [学会発表] A cytoplasmic stay-green gene in soybean (2016)
  • 著者名/発表者名: Makoto Kusaba
  • 学会等名: 8th International Symposium on Plant Senescence
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2016-11-01 – 2016-11-01
  • 国際学会 / 招待講演