カキ果実のプロアントシアニジン蓄積の組織学的解析とその分子生物学的制御機構の解明

柿果实中原花青素积累的组织学分析及其分子生物调控机制的阐明

基本信息

批准号：
20K06038
负责人：
米森敬三
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Ryukoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K06038/
关键词：
果樹カキ渋味タンニン細胞蓄積制御

项目摘要

カキ果実は幼果期には甘ガキでも渋ガキでも強い渋味を呈する。これは果実柔細胞中のタンニン細胞に蓄積されるカテキンやエピカテキンなどのフラバン-3-オールを構成成分としたプロアントシアニジン(PA)によっている。このPAがなぜタンニン細胞にのみ蓄積するのか、また、タンニン細胞はいつ、どのような過程で果実柔細胞中に分化するのかという点はこれまでに解明されていない。一方、タンニン細胞へのタンニン蓄積過程には、カキ品種群によって大きな差異があり、果実発育初期に蓄積が停止する完全甘ガキ品種群と、成熟前までその蓄積が継続する完全甘ガキ以外の品種群(完全渋ガキ、不完全甘ガキ、不完全渋ガキ)があり、タンニン蓄積を制御する原因遺伝子に関しても現在まで明らかにされていない。そこで本研究では、これらの点の解明に近づくため、TEM（透過型電子顕微鏡）による組織細胞学的観察、PAの基本構成成分であるフラバン-3-オールの分析、PA蓄積を制御する原因遺伝子の探索などに関しての実験を実施した。昨年度までの実験で、TEMによるタンニン細胞観察では、常法ではTEM観察のための超薄切片作製が非常に困難であるが、新たに用いたFIB-SEMは非常に有効な手法である可能性が示唆された。そこで、この手法を用いて再度、完全甘ガキ‘富有’と完全渋ガキ‘倉光’に関して、果肉のタンニン細胞の観察を実施し、タンニン細胞の細胞壁の開口部の存在を確かめると同時に、タンニン細胞間の開口部がタンニン細胞-柔細胞間と比べて大きいことを再確認した。さらに、これまでに開発した完全甘ガキを判別するための分子マーカーでは判別できない新たな交雑後代を見出したため、この個体を用いて、PA蓄積を制御する原因遺伝子が座乗すると考えられる領域内に存在する遺伝子群を比較調査し、いくつかの甘渋性制御遺伝子候補を見出すことができた。

柿子果实在幼时就表现出强烈的涩味，无论是甜柿还是涩柿。这是由于原花青素（PA），它由儿茶素和表儿茶素等黄烷-3-醇组成，在果实薄壁细胞的单宁细胞中积累。迄今为止尚未阐明为什么这种PA仅在单宁细胞中积累，以及单宁细胞何时、在什么过程中分化为果实薄壁细胞。另一方面，不同的柿品种组，单宁细胞内单宁积累的过程存在较大差异，全甜柿品种在果实发育初期就停止积累，非完全甜柿品种则继续积累成熟前的单宁有三类（完全涩柿、不完全涩柿和不完全涩柿），而控制单宁积累的致病基因至今尚未阐明。因此，在本研究中，为了进一步阐明这些观点，我们将使用TEM（透射电子显微镜）进行组织细胞学观察，分析PA的基本成分flavan-3-ol，并研究控制PA的致病基因我们进行了相关的探索实验。截至去年进行的实验表明，使用 TEM 观察单宁细胞时，使用传统方法制备用于 TEM 观察的超薄切片极其困难，但新使用的 FIB-SEM 可能是一种非常有效的方法。因此，使用该方法，我们再次观察了完全甜的牡蛎“Fuyu”和完全涩的牡蛎“Kuramitsu”的果肉中的单宁细胞，并确认了单宁细胞的细胞壁中存在开口。单宁细胞与薄壁细胞之间的开口大于单宁细胞与薄壁细胞之间的开口。此外，我们发现了一种新的杂交后代，无法使用我们开发的用于识别全甜牡蛎的分子标记来识别，并且使用该个体，我们开发了一种新的杂交后代，该后代位于致病基因所在的区域内通过比较现有的基因组，我们能够找到几个调节甜味的候选基因。