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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02187/
• 关键词: トウガラシ; ナス科; カプサイシン; 遺伝子組み換え; 遺伝子組換え; ゲノム

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。组织形态观察发现，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。为了使用茄科植物（比西红柿和叶面植物与辣椒关系更密切）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

カプシエイト生合成におけるシンナミルアルコールデヒドロゲナーゼの関与

肉桂醇脱氢酶参与辣椒素酯生物合成

• 发表时间: 2022
• 作者: 大野翔太朗;佐野香織;橋本雅司;中谷祥恵;古旗賢二
• 通讯作者: 古旗賢二

Genetic mechanism controlling pungency and low-pungent capsaicin analogs in chili pepper fruits.

控制辣椒果实中辣味和低辣味辣椒素类似物的遗传机制。

• 发表时间: 2022
• 作者: Y.Tanaka.

トウガラシの低辛味成分カプシノイド含量増強に関わる遺伝子座が生合成細胞の分布に及ぼす影響

提高辣椒中低辣成分辣椒素含量的基因位点对生物合成细胞分布的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 田中義行・根本和香那・大野 翔・土井元章・杉山立志

1残基のアミノ酸置換がもたらすハバネロと夢祭りのpAMT酵素活性の違い

单一氨基酸取代引起的 Habanero 和 Yumematsuri 之间 pAMT 酶活性的差异

• 发表时间: 2022
• 作者: 中里彩夏;佐野香織;古旗賢二
• 通讯作者: 古旗賢二

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: 10.1007/s00122-023-04342-w
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 5.4
• 作者: Maki Takahiro;Kusaka Hirokazu;Matsumoto Yuki;Yamazaki Akira;Yamaoka Shohei;Ohno Sho;Doi Motoaki;Tanaka Yoshiyuki
• 通讯作者: Tanaka Yoshiyuki