トマト果実において成熟制御遺伝子NORに非依存的に発現する遺伝子群

• 担当機関: （独）農業・生物系特定産業技術研究機構 野菜茶業研究所
• 研究期間: 2002～2004
• 研究担当者: 永田雅靖; 丸諭(千葉農総研); 桑田主税(千葉農総研); 今西俊介; 柴田大輔(かずさDNA研); 西村繁夫(筑波大); 青木孝一(千葉農総研); 前田ふみ(かずさDNA研); 津金胤昭(千葉農総研); 渡邉学(かずさDNA研)
• 発行年度: 2004
• 要約: トマトDNAアレイに搭載された約10,000の遺伝子のうち、成熟変異norの野生型対立遺伝子NORおよびエチレンに非依存的に発現する遺伝子群は、ACC 酸化酵素-1 遺伝子と同様の発現パターンを示す。
• キーワード: トマト、DNAアレイ、エチレン、ジャスモン酸、成熟変異系統
• 背景・ねらい: トマト果実の成熟には植物ホルモンであるエチレンが大きな役割を果たしている。また、植物の病害 抵抗性や老化に関わるジャスモン酸は、成熟にも関与することが知られている。一方、果実成熟が抑制 されたトマト変異系統norの原因遺伝子座の野生型対立遺伝子NORは、エチレンとは独立して果実成熟 を制御する因子とされるが、そのメカニズムは明らかになっていない。そこで、エチレンおよびジャス モン酸とNORの関係を、DNAアレイを用いて遺伝子発現の面から明らかにする。
• 成果の内容・特徴: 1.DNAマクロアレイに固定された重複の無い10,911個のトマトcDNAクローンのうち、ジャスモン酸メ チルエステル(MeJA)処理によって発現レベルが10倍以上に上昇するものは、野生型系統においては 24クローンである。そのうちnor系統においても10倍以上に上昇するのは、エチレン生合成関連遺伝 子のACC(1-アミノシクロプロパン-1-カルボン酸)酸化酵素-1遺伝子(ACO1)など2クローンである(図 1)。; 2.野生型系統およびnor系統におけるMeJAおよびエチレンに応答した発現の変動パターンを多変量解 析により分類すると(図2)、野生型系統とnor系統ともにMeJAで誘導されるACO1と同じカテゴリ ーには、自己防衛・ストレス関連に加えて代謝関連遺伝子が多く含まれる(図3A)。これらは、 NORおよびエチレンに非依存的に発現する遺伝子群である。; 3.野生型系統でのみエチレンとMeJAで誘導されるACC生成酵素-2遺伝子(ACS2)のカテゴリーには、転 写や翻訳に関連する遺伝子が多く含まれる(図3B)。; 4.野生型系統とnor系統ともにエチレンやMeJAによる誘導を受けないACC生成酵素-4遺伝子(ACS4)の カテゴリーには、機能未知の遺伝子が多い(図3C)。
• 成果の活用面・留意点: 1.ジャスモン酸は成熟エチレン生成をNOR非依存的に調節している可能性がある。 2.発現様式がACS4と同じカテゴリーの遺伝子群は、MeJAやエチレンおよびNOR以外の成熟トリガー となるシグナルによって発現制御されることが示唆され、未知遺伝子の中に果実成熟に深く関わる; 遺伝子が含まれる可能性がある。
• カテゴリ: トマト 病害抵抗性