ブラシノステロイドを介したブドウの新梢長制御メカニズムの解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K15516
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 榎 真一 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (40759312)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 甲州ブドウ / ブラシノステロイド / 栄養成長 / シュート伸長 / Vv90D1

Outline of Annual Research Achievements

茎の長さは植物のサイズ、収穫量、果実品質などに直結する重要な要因である。しかしながら、その制御メカニズムは複雑である。「甲州ブドウ」のような極めて茎の長い品種は慣行栽培に適しておらず樹勢が強くなる。このため、作業者の新梢管理の労力が大きく、また栄養成長へ植物栄養が偏る為、果実の収量、品質などの栄養成長量も低下しやすいという問題がある。本研究では、過去のモデル植物での研究を参考に、植物ホルモンの一つであるブラシノステロイド（BR）およびその合成遺伝子であるVv90D1が、ブドウの伸長成長に関与するという仮説を立てた。これを基に、甲州ブドウをモデルとしたブドウの茎伸長制御技術の開発を目指して、この新規仮説を分子レベルで解明した。
その結果、甲州および基準品種であるピノノワールの新梢の網羅的遺伝子発現解析は、甲州の茎と葉でこの遺伝子発現量が有意に高い事を明らかにした。また、その遺伝子発現量の差はqPCRで実証できた。②単離した目的遺伝子の系統解析は、この遺伝子が他の植物同様、ホモログである90C1ではなく90D1グループに属する事を明らかにした。③Vv90D1過剰発現シロイヌナズナのT3世代を獲得し、その形質を調査した。ロゼッタ葉の大きさに関する各形質は野生型よりもVv90D1形質転換体で有意に高く、このブドウのVv90D1遺伝子がシロイヌナズナの栄養成長を促進する機能を持つことを示した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

着目しているVv90D1遺伝子の発現量は、基準品種よりも栄養成長量の高い甲州で有意に高いことが判明し、Vv90D1遺伝子とブドウの茎伸長の関係性を詳細に明らかにした。昨年度から継続していたVv90D1過剰発現シロイヌナズナの第3世代のホモ系統まで世代促進し種子を無事に獲得できた。またその形質は栄養成長量が高くなる等、目的形質の増加を確認できた。よって、ブドウを用いた圃場試験、モデル植物を用いたin vitro試験でも、ほぼこの遺伝子と形質の関連性が確認でき、研究は滞りなく進捗している。以上の理由から「概ね順調に進展している」と判断した。

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究進捗により、この遺伝子が栄養成長量の増加に関与する事を明らかにした。残りの期間では、実際にこの遺伝子の働きによりBR合成量が増加し、その効果によって、栄養成長量が増加する事を実証する。具体的には、シロイヌナズナにおいて野生型と過剰発現体でのBR含量の測定、BR合成阻害剤を用いた機能回復試験などを行う予定である。またこれらの知見を活かし、甲州ブドウの新梢管理方法を検討する。以上により、研究仮説を証明した後は、期間内に論文掲載と学会発表を目指す予定である。

Causes of Carryover

本年度では、網羅的遺伝子発現解析等を行い、着目遺伝子と形質との関連性をブドウおよびシロイヌナズナで明らかにすることに注力し予算を使用した。世代促進に時間を要し、期間内のT3ホモ個体の種子収穫は、予定よりやや遅れたものの無事に本年度内に達成できた。次年度はこれら種子を用い、この遺伝子が実際にBR量の増加を介して栄養成長量を増加させることを詳細に調査する予定である。本年度これらの解析費用として用いなかった差額は来年度に繰り越す予定である。