リグニンの分子構造が特異なクワの変異体を用いたゲノム編集樹木の有用性の実践的検証

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22H02402
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 梶田 真也 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40323753)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 船田 良 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (20192734) ; 古田 裕三 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (60343406) ; 飛松 裕基 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (20734221) ; 神代 圭輔 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (00548448)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: リグニン

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、リグニンモノマー（モノリグノール）生合成の最終段階に関わるCAD遺伝子の機能を欠失した赤材桑を種子親（cad/cad）に、赤材桑と「国桑第21号」との人工交配に由来するF1のNo. 8株（CAD/cad）を花粉親にして行った交配から得られた戻し交配系統（BC1系統、CAD遺伝子座の遺伝子型はヘテロ欠損型CAD/cad、またはホモ欠損型cad/cadを用いて、遺伝子型の違いがリグニン構造に与える影響を評価した。圃場で約1年間育てたBC1系統について、各遺伝子型が異なる株を各10株選び、その枝条を回収した。枝条をある程度乾燥させた後に4系統分を剥皮し、更に粉砕して木粉を調製した。この木粉を用いてリグニン定量およびチオアシドリシスによるリグニン組成分析を行った。その結果、ホモ欠損株の木材のリグニン含有量は、ヘテロ欠損株のそれに比較して1割程度少ないことが分かった。また、チオアシドリシス分析により、ホモ欠損株のリグニンのシリンギル/グアイアシル（S/G）比は、ヘテロ欠損株よりも小さい値を取ることも明らかになった。以前に行った我々研究においても、今回用いたBC1の種子親にあたる赤材桑のリグニン含有量やそのS/G比は、他のクワ品種よりも低い値となることが明らかになっている。また、ホモ欠損型個体の木材は、赤材桑の木材と同様に辺材部が夏場に鮮やかな赤色を呈していた。これらのことから、赤材桑に見られる木材の色の変化、リグニン含有量やリグニン構造の変化の主要因は、CAD遺伝子の欠損にあることが強く推察される。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

実験に使用する個体の栽培が計画通り進まなかったことから。

Strategy for Future Research Activity

CAD遺伝子のヘテロ欠損、およびホモ欠損株の木材の酵素糖化性や、木材中のリグニンのNMRによる分析、木材物性の評価などを実施することで、CAD遺伝子欠損の有用性を実証する。