研究の目的
果樹は5～10年、スギ、マツ、ポプラ等の木本植物に至っては20年以上にわたる幼若期間が存在し、その間は開花結実がおこらない。このような長期の幼若期間は木本植物の効率的な育種や遺伝解析の妨げとなっている。そこで本研究課題においては、果樹等木本植物の花芽形成機構を解明するとともに世代促進技術の開発、遺伝子機能解析系の開発を行う。花成促進技術は果樹等木本植物の育種年限短縮を可能にする。また、近年果樹やポプラ等の木本植物において大量の遺伝子情報が蓄積されており、遺伝子機能の早期解析系を開発することで花芽・果実関連遺伝子などの機能解析が飛躍的に早期化・効率化され、ポストゲノムの進展に結びつくことが期待できる。
研究項目及び実施体制(◎は研究代表者)
- 果樹における世代促進技術及び遺伝子機能解析系の開発
(◎古藤田 信博/(独)農業・食品産業技術総合研究機構果樹研究所) - セイヨウナシにおける生殖器官発現性遺伝子の早期評価系の開発
(高品 善/山形県農業総合研究センター) - 遺伝子組換え技術を利用したポプラの花成制御技術の開発
(伊ヶ崎 知弘/(独)森林総合研究所)
研究の内容及び主要成果
- リンゴ、カンキツ、ポプラの花成制御遺伝子(TFL1/FT相同遺伝子)を利用して、開花・結実に通常5～20年以上必要な果樹等木本植物を最短1年以下で開花・結実させることに成功した。また、果樹の実用品種について花成制御技術を確立した。
- リンゴMdTFL1遺伝子、カンキツCiFT遺伝子を用いて作出した早期開花性果樹の後代実生は、播種後最短1年以下で開花した。これらの遺伝子は、果樹の幼若性や花成誘導に関わっており、世代促進にも利用できることを明らかにした。
- 果樹等木本植物を早期に開花・結実させることにより果実等の生殖器官における遺伝子の機能解析を加速化・効率化することを可能にする遺伝子機能解析系を開発した。これにより、果実等における遺伝子機能解析を従来法と比較して飛躍的に短期間で行うことが可能となった。
見込まれる波及効果
果実形質などと連鎖する育種に有用なDNAマーカーの開発を加速化させることが可能となり、果樹等木本植物の新品種育成に貢献することが期待される。また、遺伝子機能解析系の利用により、果実の健康機能性成分や味覚に関わる物質の生合成過程および肉質などの果実品質に関わる遺伝子機能の解明を推進することが可能となり、今後、農林業・食品産業などの広い範囲での応用が期待される。
主な発表論文
- Igasaki, T., et al.: The FLOWERING LOCUS T/TERMINAL FLOWER 1 family in Lombardy poplar. Plant Cell Physiol. in press
- Nishikawa, F., et al.: Increased CiFT abundance in the stem correlates with floral induction by low temperature in Satsuma mandarin (Citrus unshiu Marc.). J. Exp. Bot. 58: 3915-3927 (2007)
- Mimida, N., et al.: Constitutive expression of two apple (Malus × domestica Borkh.) homolog genes of LIKE HETEROCHROMATIN PROTEIN1 affects flowering time and whole-plant growth in transgenic Arabidopsis. Molecular Genetics and Genomics 273: 295-305 (2007)
- Kotoda, N., et al.: Antisense expression of MdTFL1, a TFL1-like gene of apple, reduces the juvenile phase in apple. J. Amer. Soc. Hort. Sci., 131(1): 74-81 (2006)
- Endo, T., et al.: Ectopic expression of an FT homolog from Citrus confers an early flowering phenotype on trifoliate orange (Poncirus trifoliata L. Raf.) Transgenic Res., 14(5): 703-712 (2005)
- Matsuda, N., et al.: Development of Agrobacterium-mediated transformation of pear (Pyrus communis L.) with leaf section and axillary shoot meristem explants. Plant Cell Reports, 24(1): 45-50 (2005)
研究のイメージ
