2015 Fiscal Year Annual Research Report
植物色素ベタレインの種を超えたエンジニアリング基盤の構築
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15H04453
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| Research Institution | Iwate Biotechnology Research Center |
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Principal Investigator |
西原 昌宏 公益財団法人岩手生物工学研究センター, 園芸資源研究部, 研究部長 (20390883)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 秀行 公益財団法人岩手生物工学研究センター, 園芸資源研究部, 主任研究員 (00455247)
佐々木 伸大 公益財団法人岩手生物工学研究センター, 園芸資源研究部, 主任研究員 (80422088)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 植物色素 / ベタレイン / 花色 / 遺伝子組換え / 代謝工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ベタレイン色素のエンジニアリングを目指して、各種植物形質転換用バイナリーベクターを構築した。オシロイバナのMjDOD(DOPA 4,5-dioxygenase)、 Mj5GT(cyclo-DOPA 5-O-glucosyltransferase)、シイタケのチロシナーゼ (LeTYR)、赤ビートのBvCYP76AD1遺伝子の発現ベクターを構築した。構成的発現を示すCaMV35Sプロモーターに加えて、LeTYRとBvCYP76AD1については、花弁特異的プロモーターとしてトレニアDFRとDEFプロモーター、塊茎特異的プロモーターとしてジャガイモのPatatinプロモーター、果実特異的プロモーターとしてトマト（E8pro）を用いた。
上記ベクターを用いてタバコ、トレニア、ジャガイモ、トマト、リンドウの形質転換を行った。その結果、Patatin pro-LeTyrと35SproMjDOD遺伝子を導入したジャガイモにおいて、塊茎が黄色くなりベタキサンチンの蓄積が認められた。また、35SproでBvCYP76AD1,MjDOD, Mj5GTを同時に導入した植物ではカルス及び、再分化後の茎葉が赤色を呈した。さらに花色は元々の着色に加えて赤味がかった色を呈した。タバコとトレニアにおいてLC-MS解析により、本赤色色素はベタニンであることが確認され、本花弁においてはアントシアニンとベタシアニンの共存が認められた。また、形質転換ホストとして用いるためCRISPR/Cas9システムにより、トレニアとタバコのF3H編集個体を作出した。
BvCYP76AD1組換えタンパクにより酵素活性を測定したところ、チロシナーゼからL-DOPAへの変換活性が認められた。タバコ懸濁培養細胞BY2においてもベタシアニンの蓄積が確認されたことより、本酵素は生体内においてもBifunctionalな活性を有することが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
アントシアニンとベタレイン色素の共存する植物の作出に成功した。また、各種植物形質転換用のベクターも予定通り構築し、植物の形質転換を開始した。タバコ、トレニア、リンドウでは花弁、トマトでは果実、ジャガイモでは塊茎の各種植物器官における蓄積を誘導するためプロモーター改変も行っており、結果が期待される。また、BvCYP76AD1についてはチロシンを水酸化する活性を有することが示されたが、他の研究者によっても確認されている。そのため、ベタシアニンのエンジニアリングについてはシイタケチロシナーゼを有しないベクターでの検討にも取組むこととし、当初計画どおり、プロモーターと器官特異的着色との相関を解析できるよう再構築した。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、植物の形質転換体作出、得られた植物におけるベタレイン色素の動態を解析し、作物におけるベタレインエンジニアリングの系を構築する。なお、最近、赤ビートから初段階特異的酵素BvCYP76AD6も報告されたため、本遺伝子についてもベクターを追加構築し、検討を進める予定である。
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Research Products
(3 results)
