リンゴ花芽形成遺伝子 MdAP1シロイヌナズナへの導入による早期開花性の確認

• 担当機関: 栽培生理研
• 研究期間: 2000～2001
• 研究担当者: 古藤田信博; 増田哲男; 副島淳一; 和田雅人
• 発行年度: 2000
• 要約: ［要約] シロイヌナズナから単離された花芽形成遺伝子 APETALA1 と相同な遺伝子 MdAP1 をリンゴより単離し、本遺伝子をシロイヌナズナに導入した。得られた形質転換体が早期開花性を示し、リンゴより単離した MdAP1 遺伝子が花芽形成を促進する機能を有した。
• 背景・ねらい: リンゴは通常７～８年の幼若期間を有し、交雑育種推進上の障害となっているが、花芽形成遺伝子の導入によってリンゴに早期開花性を付与できれば、育種年限短縮が可能になる。そのため、リンゴ生殖器官の形態形成を支配する複数の遺伝子群を単離し、それらの発現特性を解析する。次に、単離した遺伝子をモデル実験植物であるシロイヌナズナに導入し、花芽形成に関与する遺伝子の過剰発現あるいは発現制御が花芽形成に及ぼす影響を検討する。最終的には花芽形成遺伝子を導入したリンゴの早期花成素材を開発する。

成果の内容・特徴

1. リンゴ 「紅玉」の萼（がく）より、シロイヌナズナの花芽形成遺伝子 APETALA1(AP1)に相同な MdAP1(Malus×domestica AP1) cDNA を単離し、配列を決定した。アミノ酸配列における相同性は、シロイヌナズナ AP1 遺伝子、キンギョソウ SQUAMOSA(SQUA)遺伝子に対してそれぞれ 66％、70％ であった。
   
2. MdAP1 遺伝子は、がくに特異的に発現し（図１）、リンゴ花芽においては、がく原基の形成が見られる 10 月上旬から発現し始めた。リンゴの花芽形成は７月中旬頃から始まるため、本遺伝子は初期の花芽分化には関与していないことが示唆された。
   
3. MdAP1 cDNA を CaMV 35S プロモーターにつなぎ、アグロバクテリウム法によりシロイヌナズナに導入した。形質転換体は 15 個体得られ（表１）、導入遺伝子の発現を確認した（図２）。そのうち５個体が早期開花性を示した。早期開花した個体は何れもロゼット葉が少なく、２～３枚程度で栄養生長が停止した（図３）。早期開花の著しい個体では有限花序となり花器官に形態異常が見られた。これらの特徴は、後代に遺伝することも確認した。
   

成果の活用面・留意点

1. 早期開花しなかったシロイヌナズナにおいても MdAP1 遺伝子が多量に発現していたことから、過剰発現による何らかの影響により MdAP1 が機能しなかった可能性が考えられる。
   
2. MdAP1 遺伝子をリンゴに導入することによって、早期開花性がみられるかを検討する。

• カテゴリ: 育種 りんご