一細胞ミクロ分析による表現型からゲノム解析への統合研究

使用单细胞微量分析从表型到基因组分析的综合研究

基本信息

批准号：
15011220
负责人：
吉田久美
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

花色素アントシアニンは、その発色が微妙にかつ多彩に変化することに最大の特徴を持つ。色の変異は、pHの変化、金属イオンとの錯体形成、助色素の存在などによって大きく影響を受ける。アジサイの花色は、環境変化や時間の経過により容易に変わる。紫色のアジサイでは、隣り合った細胞一つ一つの色合いが異なりモザイク状を呈し、また、同じ層でも無色と有色の細胞が混じりあっている。即ち、アジサイでは同じゲノムを持ちながら環境あるいは何らかの刺激に対して個々に応答し、表現型である花色が変異する。本研究では、アジサイ萼片の一つ一つの細胞内で何が起きているのか、どんな分子がどのように認職しあって分子集合体色素を形成するのか、それは、いかなる細胞生理的要因に基づくのか、その結果、同一成分から精緻な分子制御によりどれほど多彩な色が発色するのかのシステムの解明を目指した。青色品種と赤色品種のアジサイ萼片をそれぞれプロトプラスト化し、顕微分光分析により着色細胞の吸収スペクトルを測定後、その液胞pHを細胞内微小電極法で直接測定した。吸収極大を590nm付近に持つ青色細胞の液胞pHは4.1、吸収極大が540mm付近の赤色細胞は3.3で、青色細胞が有意に高いことがわかった。さらに、同色の細胞を集め、有機成分および無機成分の分析を行なった。.いずれの色の細胞にも、アントシアニンとしては、デルフィニジン3-グルコシドだけが含まれその含有量には差が認められなかった。しかし、助色素のクロロゲン酸、ネオクロロゲン酸および5-p-クマロイルキナ酸の量には違いが認められ、5-アシル化キナ酸が青色細胞で多いことがわかった。

花色素花青素最显着的特点是其颜色变化微妙且多种多样。颜色变化很大程度上受 pH 值变化、与金属离子形成络合物以及辅助颜料存在的影响。绣球花的花色很容易因环境变化和时间的推移而发生变化。在紫色绣球花中，每个相邻的细胞都有不同的色调，形成马赛克般的外观，甚至在同一层内，无色和有色细胞也混合在一起。换句话说，虽然绣球花具有相同的基因组，但它们各自对环境或某些刺激做出反应，并且它们的花色（即它们的表型）有所不同。在这项研究中，我们将研究绣球花萼片的每个细胞内部发生的情况，哪些分子相互作用形成分子聚集色素，以及哪些细胞生理因素对此负责。因此，我们的目的是通过以下方式阐明该系统。通过精确的分子控制，同一成分可以产生多种颜色。将蓝色和红色品种绣球花萼片制成原生质体，采用显微光谱分析法测定有色细胞的吸收光谱，采用细胞内微电极法直接测定液泡pH值。在590 nm附近具有最大吸收的蓝色细胞的液泡pH为4.1，在540 nm附近具有最大吸收的红细胞的液泡pH为3.3，表明蓝色细胞的pH明显较高。此外，收集相同颜色的细胞并分析有机和无机成分。所有颜色的细胞仅含有飞燕草素3-葡萄糖苷作为花青素，且其含量没有观察到差异。然而，辅助色素绿原酸、新绿原酸和5-对香豆酰奎尼酸的含量存在差异，并且发现5-酰化奎尼酸在蓝色细胞中更为丰富。