トウガラシにおけるカプサイシン生合成の種・組織特異性の打破と成分育種展開

打破辣椒中辣椒素生物合成的物种/组织特异性并开展成分育种

基本信息

批准号：
21H02187
负责人：
田中義行
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

カプサイシン類の含量の異なる2系統について、果皮および隔壁・胎座組織のトランスクリプトームおよび成分組成を比較し、隔壁・胎座だけでなく果皮でも生合成遺伝子が発現することが高含量化に関与することを明らかにした。組織形態観察により、高含量系統では、隔壁・胎座のより広い範囲に生合成細胞が分布していることを明らかにし、その違いを定量化した。より正確に生合成細胞存在領域を算定するため、CTスキャナーで３次元構造からその領域を検出することを試みた。カプサイシン合成経路においてバニリン（V）からバニリルアミン（VA）の合成を担う酵素遺伝子pAMTについて、酵素活性の調査を行った。トウガラシのリコンビナントpAMTを大腸菌で作成し、これにVA合成活性があることを示した。辛味の異なるいくつかのトウガラシ系統のpAMTアミノ酸配列を比較し、酵素活性に関与しうるアミノ酸残基を同定した。またトウガラシpAMTの起源について知見を得るために、pAMTと他の植物GABA-Tの系統解析を行い、トウガラシpAMTがナス科特異的な細胞質局在GABA-Tの一種であることを示した。さらにトマトやホオズキなど近縁ナス科植物とトウガラシの比較ゲノム解析から、細胞質局在GABA-Tはナス科特異的なゲノム領域におけるGABA-Tの遺伝子重複に由来することを示した。また、VA合成活性はシロイヌナズナやトマトGABA-Tのリコンビナントタンパク質にも認められたことから、トウガラシpAMTのアミノ酸配列でなく、胎座・隔壁特異的に発現することがpAMTがカプサイシン合成に関与する上で重要であると考えられた。トマトやホオヅキと比較して、トウガラシにより近縁なナス科植物を今後の解析に用いるために、ロングリードシークエンサーにより塩基情報を得た。

我们比较了两个不同辣椒素含量品系的果皮和隔膜/胎盘组织的转录组和成分组成，发现生物合成基因不仅在隔膜/胎盘中表达，而且在果皮中表达是导致辣椒素含量高的原因。宣布会的。组织形态观察显示，高含量系中生物合成细胞分布在隔膜和胎盘的更广泛区域，并且对差异进行了量化。为了更准确地计算生物合成细胞存在的区域，我们尝试使用CT扫描仪从三维结构中检测该区域。我们研究了酶基因 pAMT 的酶活性，该基因负责辣椒素合成途径中香草醛 (V) 合成香草胺 (VA)。我们在大肠杆菌中构建了重组辣椒 pAMT，并表明其具有 VA 合成活性。我们比较了几种不同辣度辣椒品系的 pAMT 氨基酸序列，并鉴定了可能参与酶活性的氨基酸残基。为了了解辣椒pAMT的起源，我们对pAMT和其他植物GABA-T进行了系统发育分析，结果表明辣椒pAMT是茄科特有的一种细胞质GABA-T。此外，对番茄、酸浆和辣椒等密切相关的茄科植物的比较基因组分析表明，细胞质 GABA-T 源自茄科特异性基因组区域中 GABA-T 的基因复制。此外，在拟南芥和番茄 GABA-T 重组蛋白中也观察到 VA 合成活性，表明 pAMT 参与辣椒素合成，并以胎盘和隔膜特异性方式表达，而不是在辣椒的氨基酸序列中表达。 pAMT 被认为很重要。为了利用茄科植物（与番茄和叶面植物相比，与辣椒的关系更密切）进行未来的分析，我们使用长读长测序仪获得了基础信息。

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

The mutation of CaCKI1 causes seedless fruits in chili pepper (Capsicum annuum)

CaCKI1 突变导致辣椒（Capsicum annuum）无籽果实

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Maki;T.;H. Kusaka;Y. Matsumoto;A. Yamazaki;S. Yamaoka;S. Ohno;M. Doi;and Y.Tanaka
通讯作者：
and Y.Tanaka

カプサイシン生合成における推定アミノトランスフェラーゼの特性に関する研究（第2報）

辣椒素生物合成中假定转氨酶特性的研究（第二次报告）

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yamane;H.;Y. Osako;H. Iwasa;M. Gao-Takai;J. Takeuchi;Y. Todoroki and R. Tao.;中庭亮太，佐野香織，三澤悠貴，中里彩夏，中谷祥恵，古旗賢二．
通讯作者：
中庭亮太，佐野香織，三澤悠貴，中里彩夏，中谷祥恵，古旗賢二．

Capsaicinoid biosynthesis in the pericarp of chili pepper fruits is associated with a placental septum-like transcriptome profile and tissue structure

DOI：
10.1007/s00299-021-02750-0
发表时间：
2021-07-14
期刊：
PLANT CELL REPORTS
影响因子：
6.2
作者：
Tanaka, Yoshiyuki;Watachi, Mayuko;Doi, Motoaki
通讯作者：
Doi, Motoaki

Genetic research to improve fruit quality using bioresources and mutants in chili pepper.

利用生物资源和辣椒突变体提高果实品质的遗传研究。

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y.Tanaka.
通讯作者：
Y.Tanaka.

CaCKI1の変異はトウガラシ果実における少種子化を引き起こす

CaCKI1 突变导致辣椒果实种子减少

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
M. M. Buri1;R. N. Issaka;A. Zoromi;E. O. Adjei1 and T. Wakatsuki;海野研太郎・近藤文哉・根本和洋・松島憲一;Regina Hoi Yee FU;梅田小雪・近藤文哉・根本和洋・松島憲一;傅凱儀;近藤文哉・梅田小雪・根本和洋・松島憲一;Regina Hoi Yee FU;新谷慎太郎・近藤文哉・楯　晋太郎・根本和洋・松島憲一;傅凱儀;S.P. Sudasinghe・近藤文哉・R.M.S.M.N.Rthnayaka・根本和洋・松島憲一;Wakatsuki Toshiyuki;井上幸孝;牧　隆宏・山岡尚平・大野　翔・土井元章・田中義行
通讯作者：
牧　隆宏・山岡尚平・大野　翔・土井元章・田中義行