花器官特異的なサイトカイニン生合成遺伝子の発現によるトレニアの花形改変

• 担当機関: （独）農業・食品産業技術総合研究機構 花き研究所
• 研究期間: 2005～2013
• 研究担当者: 仁木智哉; 間竜太郎; 仁木朋子; 西島隆明
• 発行年度: 2013
• 要約: サイトカイニン生合成遺伝子を、トレニアの萼片および花弁特異的に発現させると花弁数が増加し、花弁および雄蕊特異的に発現させると花冠の拡大、副花冠、花弁周縁の鋸歯が誘導される。
• キーワード: サイトカイニン生合成遺伝子、トレニア、副花冠、鋸歯、形態形成
• 背景・ねらい: 八重、副花冠など、装飾性の高い花形の作出は、花きの経済的価値を向上させるための重要な育種目標である。トレニアの蕾にサイトカイニンの代謝阻害剤であるホルクロルフェニュロンを処理した場合、処理時の花芽発達ステージに依存して、花芽内の特定の部位でサイトカイニンシグナルが持続的に高まることによって、新たに副花冠や花弁周縁の鋸歯などの装飾的な花形が誘導される。そこで、この現象に基づき、サイトカイニン生合成酵素遺伝子のAtIPT4を、花器官特異的に発現誘導するAP1 およびAP3 のプロモーターの制御下でトレニアに導入することにより、花器官特異的なサイトカイニンシグナルの上昇と装飾的な花形発生との関係を明らかにし、遺伝子組換え技術による花形改変の可能性を示す。

成果の内容・特徴

1. 導入したAtIPT4 遺伝子は、AP1::AtIPT4 を導入した組換え体では萼片および花弁で、AP3::AtIPT4 を導入した組換え体では花弁および雄蕊で発現する(図1)。サイトカイニンシグナルの指標となるTfRR1 遺伝子は、導入遺伝子の発現部位で上昇する(図1)。
2. 両組換え体とも花芽発達ステージ4で花托が拡大するが、AP3::AtIPT4 を導入した組換え体では花芽発達ステージ5まで花托の顕著な拡大が継続した後、ステージ6で花芽全体が拡大し、副花冠の原基および花弁の周縁部に鋸歯が発生する(図2)。
3. AP1::AtIPT4 を導入した組換え体では花弁数が増加するが、AP3::AtIPT4 を導入した組換え体では花冠が拡大し、副花冠および花弁の周縁部に鋸歯が誘導される(図3)。
4. 以上の結果から、萼片および花弁でサイトカイニンシグナルを上昇させると、花芽発達ステージ4で花托が拡大することにより花弁数の増加が誘導され、花弁および雄蕊でサイトカイニンシグナルを上昇させると、花芽発達ステージ5まで花托が顕著に拡大することにより花冠の拡大、副花冠および花弁の周縁部に鋸歯が誘導される。

成果の活用面・留意点

1. 花き全般における装飾的な花形の発生機構の解明に役立つ。
2. 花きにおける新たな花形作出に向けた育種技術開発のための基礎的知見となる。

• 研究内容: http://www.naro.affrc.go.jp/project/results/laboratory/flower/2013/flower13_s05.html
• カテゴリ: 育種 トレニア その他の花き・花木・観葉植物