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

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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。

  • 担当:果樹試験場・リンゴ支場・育種研、栽培生理研
  • 連絡先: 成果情報のお問い合わせ
  • 部会名: 果樹
  • 専門: 育種
  • 対象: 果樹類
  • 分類: 研究

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

  • 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) の 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。
  • 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。
  • 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

  • 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。
  • 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。

具体的データ

図1 ノーザン・ブロットによるMdAP1の発現解析

表1 形質転換シロイヌナズナの特性

図2 形質転換体の導入遺伝子の発現

図3 35S::MdAP1を導入した形質転換シロイヌナズナの形態

その他

  • 研究課題名:花芽形成遺伝子の導入による早期花成素材の開発
  • 予算区分 :21 世紀グリーンフロンティア研究「組換え・クローン」
  • 研究期間 :平成 12 年度(平成 11 年 ～ 13 年)
  • 研究担当者:古藤田信博、和田雅人、増田哲男、副島淳一
  • 発表論文等:Expression pattern of homologues of floral meristem identity genesLFY and AP1 during flower development in apple, J. Amer. Soc. Hort.Sci ., 125 (4), 398- 403, 2000.リンゴ MdAP1 を導入した形質転換シロイヌナズナの早期開花性, 園芸学会雑誌, 69(別2), 132, 2000.