カロテノイド生合成制御機構の解明とそれを応用した新花色花きの創出

阐明类胡萝卜素生物合成控制机制并利用其创造新的彩色花朵

基本信息

批准号：
13J40129
负责人：
小田(山溝) 千尋 (2014-2016)
金额：
$ 2.63万
依托单位：
National Agriculture and Food Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J40129/
关键词：
カロテノイド転写因子クロロフィル花色 yeast one-hybrid

项目摘要

花の色は、豊富にあるように思うが、それぞれの品目についてみてみると、色の幅は限られている。新しい花色花きは、商品価値を高めるため、その創出は大きな目標となっている。鮮やかな黄色の花色発現は主にカロテノイドが、緑色はクロロフィルが担っている。カロテノイドとクロロフィルは、多くのステップを経て生合成されることがわかっているが、その制御機構はほとんど明らかになっていない。多くの植物において、早期のつぼみは黄緑色を呈しており、少量ながらクロロフィルとカロテノイドが蓄積している。花弁の成長・開花に伴って、それらは分解されて、それぞれの花弁の色へと変換される。つぼみの段階で蓄積しているカロテノイドは、鮮やかな黄花に蓄積しているようなエステル体ではなく、葉と同じ組成のカロテノイドが遊離の状態（葉タイプのカロテノイド）で葉緑体に存在している。このつぼみの黄緑色を、開花時まで延長することが出来れば、これまでにない新花色花きの創出につながると考えた。当初予定していた、カロテノイド生合成酵素遺伝子群だけでなく、カロテノイド分解関連遺伝子、クロロフィル性合成酵素遺伝子群及びクロロフィル分解関連遺伝子群について、その発現を制御する転写因子の探索を行った。最終年度では、シロイヌナズナに置いてクロロフィル代謝を制御している転写因子が、異種植物であるペチュニアにおいても機能を発揮すること、花器官においても機能することを示した。また、カロテノイド代謝関連遺伝子群の発現を制御する転写因子の同定にも成功し、その転写因子を過剰発現させることで、花弁にカロテノイドを多く蓄積することを明らかにした。本研究では、花弁にクロロフィル及びカロテノイド代謝を制御する転写因子を導入することにより、花色改変が可能であることを示した。

花的颜色似乎种类繁多，但当你查看每件商品时，颜色的范围是有限的。创造新的花色是增加产品价值的一个主要目标。类胡萝卜素使花呈亮黄色，叶绿素使花呈绿色。众所周知，类胡萝卜素和叶绿素是通过许多步骤生物合成的，但其调节机制仍然很大程度上未知。在许多植物中，早期芽呈黄绿色，含有少量叶绿素和类胡萝卜素。随着花瓣的生长和绽放，它们会分解并转化为每片花瓣的颜色。在芽期积累的类胡萝卜素并不是鲜黄色花朵中积累的酯类，而是在叶绿体中以游离状态存在的与叶子成分相同的类胡萝卜素（叶型类胡萝卜素）。我们认为，如果能够将花蕾的黄绿色延长到开花时间，就会创造出前所未有的新花色。除了我们最初计划的类胡萝卜素生物合成酶基因组之外，我们还寻找控制类胡萝卜素分解相关基因、叶绿素合成酶基因和叶绿素分解相关基因表达的转录因子。在我们研究的最后一年，我们发现控制拟南芥叶绿素代谢的转录因子也在异源植物矮牵牛和花器官中发挥作用。他们还成功鉴定了一种控制一组类胡萝卜素代谢相关基因表达的转录因子，并发现这种转录因子的过度表达导致花瓣中大量类胡萝卜素的积累。在这项研究中，我们表明可以通过将控制叶绿素和类胡萝卜素代谢的转录因子引入花瓣来改变花的颜色。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

キクの葉及び花弁におけるクロロフィル関連遺伝子の発現解析

菊花叶和花瓣中叶绿素相关基因的表达分析

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Akemi Ohmiya;Masumi Hirashima;Masafumi Yagi;Koji Tanase;Chihiro Yamamizo;Tran Thiem Thi;大宮あけみ・佐々木克友・奈島賢児・小田（山溝）千尋・平島真澄・住友克彦
通讯作者：
大宮あけみ・佐々木克友・奈島賢児・小田（山溝）千尋・平島真澄・住友克彦

Identification of genes associated with chlorophyll accumulation in flower petals.