チューリップ花弁における青色発現メカニズム

チューリップ花弁における青色発現メカニズム

タイトルチューリップ花弁における青色発現メカニズム
要約チューリップ品種‘紫水晶’における花底部での青色発現は、花底部特異的な鉄イオンの蓄積による鉄イオンとアントシアニン色素の錯体形成が原因である。
キーワードチューリップ、アントシアニン、花色、プロトプラスト、鉄イオン
担当機関富山農技セ 農試 生物工学課
連絡先076-429-2113
区分(部会名)関東東海北陸農業
分類研究、参考
背景・ねらいチューリップの花色は、赤、紫、黄、白色など多様性に富んでいるが、青いチューリップは存在しない。しかし、部分的に青色を持つ品種は多数存在しており、いずれも花の花底部内側に限られている。青いチューリップを開発するため、この花底部特異的な青色発現メカニズムを解明する。

成果の内容・特徴1.
品種‘紫水晶’は花全体が紫色で花底部のみ青色を示す。紫色部分と青色部分に由来する着色プロトプラストは、共に同一のアントシアニン色素(delphinidin 3-O-rutinoside)を持ち細胞内濃度は約10 mMである(図1)。
2.
紫色、青色それぞれの細胞内にあるコピグメントは、マンガスリン、ルチン、モウリティニンを主とするフラボノールである。細胞内での含有量は合わせて約20 mM程度であり、ほとんど差はないことからコピグメント効果による青色化ではない(図1)。
3.
微小電極法による細胞の液胞内pHは、紫色細胞がpH5.5±0.1、青色細胞がpH5.6±0.3でありほとんど差は無いことから、青色発現は液胞内のpHの違いによるものではない(図2)。
4.
着色プロトプラストの元素分析では、11元素が検出される。中でも紫色細胞内の鉄イオン濃度が0.4 mMであるのに対し、青色細胞では10 mMで25倍の濃度差が認められる。このことから、アントシアニン色素と鉄イオンの錯体形成が青色化の原因であることが示唆される(図3)。
5.
Delphinidin 3-O-rutinoside (Dp)、ルチンおよびFe3+を用いて花色の再現実験を行うと、Dp:ルチン=1mM:2mMで紫色細胞と同じ吸収スペクトルを持つ紫色溶液、Dp:ルチン:Fe3+=1 mM:2 mM:1mMで青色細胞と同じ吸収スペクトルを持つ青色溶液が再現できる。このことから、青色化の原因は鉄イオンの共存であることが証明できる(図4)。

成果の活用面・留意点チューリップ花弁での青色発現の原因が明らかになることで、今後、原因遺伝子の特定に研究を発展させることができ、青いチューリップの開発に繋がる。

具体的データ
図1. 着色プロトプラストにおけるアントシアニンとコピグメントのHPLC分析
図2. 着色プロトプラストにおける液胞内pH
図3. 着色プロトプラストにおける元素分析
図4. 着色プロトプラストおよび花色再現実験による色素溶液の吸収スペクトル
予算区分県単
研究期間2004~2008
研究担当者吉田久美(名大院、三木直子、情報科学)、生工研)、荘司和明、中島範行(富山県大、桃井千巳
発表論文Shoji et al., (2007) Plant Cell Physiol. 48: 243-251.
発行年度2006
収録データベース研究成果情報

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