ブドウ'シャインマスカット'果実における果皮褐変症と <i>PPO</i>,<i>STS</i>,<i>CHS</i> 遺伝子の発現 Skin Browning and Expression of <i>PPO</i>, <i>STS</i>, and <i>CHS</i> Genes in the Grape Berries of 'Shine Muscat'

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Abstract

近年,栽培面積が広まっている黄緑色系ブドウ'シャインマスカット'(<i>Vitis labruscana</i> Bailey × <i>V. vinifera</i> L.)は収穫期直前の成熟ステージに果皮が褐変すること(通称,カスリ症)が問題となっている.果粒表面に小さな赤褐色の染みが現れ,ブドウの市場価値を著しく減少させる.しかしながら,褐変のメカニズムや要因は明らかとなっていない.我々はポリフェノール化合物やそれらの酸化反応の関与を仮定している.本研究では,褐変現象に関する分子レベルでの知見を得るために,ポリフェノールの代謝経路における鍵酵素であるポリフェノール酸化酵素(PPO),スチルベン合成酵素(STS)およびカルコン合成酵素(CHS)の果粒成熟期における遺伝子発現を解析した.カスリ症は'シャインマスカット'果房内のいくつかの果粒で満開後 80 日から認められ,その後,褐変する果粒数は増加し,成熟とともに果粒表面の褐変部位は拡大する.カスリ症が発生した果皮では <i>VvPPO2</i> 遺伝子,<i>VvSTS</i> タイプ B 遺伝子および <i>VvCHS1</i> 遺伝子の発現量が増加し,<i>trans</i>- レスベラトロールの含量も増加した.これらのことからフェノール化合物の生合成および代謝経路が活発化していることが示唆された.<i>PPO</i> 遺伝子では,<i>VvPPO1</i> 遺伝子に比較して <i>VvPPO2</i> 遺伝子の発現がカスリ症発生果において特異的に上昇することが観察された.<i>VvPPO2</i> 遺伝子のプロモーター配列では <i>VvPPO1</i> 遺伝子よりも多くの <i>Myb</i> 転写因子の結合モチーフや W-Box モチーフが含まれていた.カスリ症発生果における <i>VvPPO2</i> 遺伝子の特異的な発現上昇は'シャインマスカット'果実の褐変メカニズムを理解するうえでの手がかりとなるだろう.

A recently popular Japanese yellow-green-skin table grape, 'Shine Muscat' (<i>Vitis labruscana</i> Bailey × <i>V. vinifera</i> L.), has the problem of berry skin browning, which occurs at the maturation stage just before harvest. Tiny reddish-brown blotches appear on the surface of berries and considerably decrease the grape's market value. Although the mechanisms and factors for browning are unknown, we hypothesized the involvement of polyphenol compounds and their oxidation reactions. In this study, the gene expressions of polyphenol oxidase (PPO), stilbene synthase (STS), and chalcone synthase (CHS), which are key enzymatic genes related to the metabolic pathway for polyphenols, were analyzed during berry maturation to examine the molecular basis for browning. Skin browning occurred on several berries in a bunch of 'Shine Muscat' from 80 days after full bloom (DAFB), after which the number of berries with skin browning increased, and the browned area spread on the berry surfaces with maturation. Increases in the expression of <i>VvPPO2</i>, <i>VvSTS</i> type B, and <i>VvCHS1</i> were associated with skin browning, and the <i>trans</i>-resveratrol content also increased in the browning skin, suggesting that biosynthesis and metabolic pathways for phenolic compounds were activated at the time of browning. In terms of <i>VvPPO</i> genes, specific up-regulation of <i>VvPPO2</i> expression was observed compared with the <i>VvPPO1</i> gene. The promoter sequence of <i>VvPPO2</i> contains more <i>Myb</i> binding motifs and W-box motifs than does <i>VvPPO1</i>. The specific up-regulation of <i>VvPPO2</i> gene expression will play a crucial role in understanding and managing the skin-browning mechanism in the grape berries of 'Shine Muscat'.

Journal

  • Journal of the Japanese Society for Horticultural Science

    Journal of the Japanese Society for Horticultural Science 83(2), 122-132, 2014

    THE JAPANESE SOCIETY FOR HORTICULTURAL SCIENCE

Codes

  • NII Article ID (NAID)
    130004510820
  • Text Lang
    ENG
  • ISSN
    1882-3351
  • Data Source
    J-STAGE 
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