ブドウの実の成熟に関与する遺伝子ファミリーの機能的特徴の解明

Functional Characterization of Gene Family in Grapevine ( L.) Revealing their Role in Berry Ripening.

• Jingjue Zeng
• Muhammad Salman Haider
• Junbo Huang
• Yanshuai Xu
• Tariq Pervaiz
• Jiao Feng
• Huan Zheng
• Jianmin Tao

抄録

グリコーゲン合成酵素キナーゼ 3/シャギーキナーゼ（GSK3）は、ブラキノステロイドシグナル伝達、外来ストレス応答、細胞分裂、伸長などに重要な役割を果たしているセリン/スレオニンキナーゼである。本研究では、白ナシ、リンゴ、オレンジ、モモなどの他種のホモログと高い類似性を示す7つのブドウGSK3遺伝子の特徴を明らかにした。また、オンラインデータベースから得られた遺伝子チップマイクロアレイデータを用いて、.SGK3遺伝子の発現パターンを解析したところ、他のメンバーと比較して、ほぼ全ての組織で高い発現量を示した。また、プロモーター中のシスエレメントの予測から、光刺激に敏感である可能性が示唆されたが、これはqPCRデータからも確認された。in を常在的に過剰発現させると、BR 欠損変異体に似た矮性植物が得られた。これらの植物では、葉に多くのクロロフィルが蓄積されているにもかかわらず、光合成速度が著しく低下していた。また、トマトでは、一過性の過剰発現により果実の成熟が遅れることが示された。本研究で得られたデータは、将来的に高品質なブドウの生産にBRや関連化合物を応用するための理論的な基礎となる可能性がある。

The glycogen synthase kinase 3/shaggy kinase (GSK3) is a serine/threonine kinase that plays important roles in brassinosteroid signaling, abiotic stress responses, cell division, and elongation, etc. In this study, we characterized seven grape GSK3 genes, showing high similarities with homologs from other species including , white pear, apple, orange, and peach. Gene chip microarray data derived from an online database revealed very diverse developmental and tissue-specific expression patterns of . and showed much higher expression levels in almost every tissue compared with other members. was highly enriched in young tissues like berries before the veraison stage, young leaves and green stems, etc., but immediately downregulated after these tissues entered maturation or senescence phases. Prediction of cis-elements in promoters indicated that might be sensitive to light stimulation, which is further confirmed by the qPCR data. Constitutive overexpression of in leads to dwarf plants that resembles BR-deficient mutants. The photosynthetic rate was significantly reduced in these plants, even though they accumulated more chlorophyll in leaves. Transient overexpression of in tomatoes delayed the fruit ripening process, consistent with the observation in grapevine which blocks by EBR- or BIKININ-promoted berry expansion and soluble solids accumulation. Data presented in the current study may serve as a theoretical basis for the future application of BRs or related compounds in quality grape production.