クワの遺伝子MnANRとMnLARは、Botrytis cinereaに対する抵抗性を持つトランスジェニック植物を付与する

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Plant Sci..2020 Jul;296:110473. S0168-9452(20)30075-3. doi: 10.1016/j.plantsci.2020.110473.Epub 2020-03-19.

クワの遺伝子MnANRとMnLARは、Botrytis cinereaに対する抵抗性を持つトランスジェニック植物を付与する

Mulberry genes MnANR and MnLAR confer transgenic plants with resistance to Botrytis cinerea.

Youchao Xin
Shuai Meng
Bi Ma
Wenmin He
Ningjia He

PMID: 32540003 DOI: 10.1016/j.plantsci.2020.110473.

抄録

プロアントシアニジン（PA）はクワの主要な防御関連フェノールであるが、その生合成機構は明らかにされていない。本研究では、アントシアニジン還元酵素（ANR）またはロイコアントシアニジン還元酵素（LAR）をコードする遺伝子の発現とPAの生合成との関係を、白桑および赤桑の果実を用いて調べた。完熟果実ではMnANRとMnLARの転写量が減少する傾向にあったが，カテキンとエピカテキンの含有量は最初は増加し，その後減少した。一方，PA 含有量は明らかに異なる傾向を示した。タバコにおけるMnANRおよびMnLARの異所性発現は、野生型に比べて病害症状が少ないことからも明らかなように、Botrytis cinereaに対する抵抗性を向上させた。また、遺伝子組換えタバコ生葉エキスはB. cinereaに対して明らかな抑制効果を示すことが明らかになった。さらに、タバコのMnANRおよびMnLARの異所性発現は、アントシアニン生合成遺伝子の発現を阻害し、その結果、花のアントシアニン含量が減少した。本研究の結果は、PA生合成のメカニズムの解明に役立つ可能性があります。さらに、ANRおよびLARは、クワおよびその近縁種のB. cinereaに対する抵抗性を向上させるための潜在的なターゲットとなり得る。

Proanthocyanidins (PAs) are major defense-related phenolics in mulberry, but the mechanism underlying their biosynthesis remains uncharacterized. In this study, the relationship between the expression of genes encoding anthocyanidin reductase (ANR) or leucoanthocyanidin reductase (LAR) and PA biosynthesis was investigated in white and red mulberry fruits. In ripening fruits, the MnANR and MnLAR transcription levels tended to decrease, whereas the catechin and epicatechin contents initially increased and then decreased. In contrast, the PA content exhibited a clearly different trend. The ectopic expression of MnANR and MnLAR in tobacco increased the resistance to Botrytis cinerea, as evidenced by the less extensive disease symptoms of the transgenic plants compared with the wild-type plants. In vitro experiments revealed that the transgenic tobacco crude leaf extract had an obvious inhibitory effect on B. cinerea. Moreover, the ectopic expression of MnANR and MnLAR in tobacco inhibited the expression of anthocyanin biosynthesis genes, resulting in decreased anthocyanin contents in flowers. The results of this study may be useful for elucidating the mechanism underlying PA biosynthesis. Furthermore, ANR and LAR represent potential targets for improving the resistance of mulberry and related plant species to B. cinerea.