国産みかんニンジンF2集団における根の色とカロテノイド含有量のQTLの同定

Scientific Reports volume 12、記事番号: 8063 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

ニンジンは人間の食事におけるプロビタミン A の主要な供給源です。 ニンジンの育種にとって最も重要な特性の 2 つは、カロテノイド含有量と根の色です。 これらの形質に関連するゲノム領域を調べ、ニンジン育種用の DNA マーカーを開発するために、我々は、オレンジ根ニンジンの交配に由来する 2 つの F2 集団において、ゲノム全体にわたる一塩基多型 (SNP) を用いた一般直線モデルに基づく関連解析を実行しました。日本で飼育されています。 分析により、21 の重要な量的形質遺伝子座 (QTL) が明らかになりました。 QTL の検出を検証するために、これらの集団の複合間隔マッピングに基づいて QTL 分析も実行し、32 個の QTL を検出しました。 QTL のうち 11 個が、関連分析と QTL 分析の両方によって検出されました。 一部の QTL の物理的位置から、視覚的な色評価のためのオレンジ (Or) 遺伝子、α-カロテンと β-カロテンの含有量およびβ カロテンの色素体特異的リコペン β-シクラーゼ (CYC-B) 遺伝子という 2 つの候補遺伝子が考えられます。 /αカロテン比。 Or で開発された KASP マーカーは、異なる関連育種系統の定量的な色の違いを識別しました。 検出された QTL と DNA マーカーは、ニンジンの育種とオレンジニンジンにおけるカロテノイドの生合成と蓄積の理解に貢献します。

ニンジン (Daucus carota L.) は、人間の食事におけるプロビタミン A カロテンの主要な供給源であり、世界中で消費されています1。 ニンジンは主根に豊富なカロテノイドを蓄積しており、これらのカロテノイド（ニンジンの根のオレンジ色の色素沈着の原因）は健康上の利点をもたらすと考えられています2。 ニンジンの主根には、オレンジ、白、黄色、赤、紫など、さまざまな色が観察されています。 ニンジンの根の色とカロテノイド含有量の定量的形質遺伝子座 (QTL) 分析と関連研究がいくつかの集団で実施され、重要で有用な QTL が報告されています 3,4,5,6。 これらの研究では、オレンジと白 3,4,5 やオレンジと濃いオレンジ 4 など、明らかに異なる根の色を示す系統間の交配から得られた集団を使用し、他の研究では、白、黄、赤、オレンジのニンジンから得られた相互交雑集団を使用しました 6。

カロテノイド生合成は十分に確立されており、高度に保存されたカロテノイド生合成経路が多くの植物種で特徴付けられています (図 1)7、8、9。 ニンジンでは、いくつかのカロテノイド生合成遺伝子がマッピングされており 3、公開されたニンジンの全ゲノム配列は、カロテノイド生合成経路に関与するオルソロガスおよび相同遺伝子を示しました 10,11。 ニンジンにおけるカロテノイドの生合成と蓄積に関与するいくつかの遺伝子も同定されています。 カロテノイド生合成経路におけるカロテンヒドロキシラーゼ CYP97A3 のオルソログがニンジンで同定されています。 α-カロテン、総カロテノイド含有量、α/β カロテン比を制御します12。 カロテノイド生合成経路の候補遺伝子関連研究により、総カロテノイドおよびβ-カロテン含有量と、遺伝子ゼアキサンチンエポキシダーゼ (ZEP)、フィトエンデサチュラーゼ (PDS)、およびカロテノイドイソメラーゼ (CRTISO) と、α-カロテン含有量とカロテノイドイソメラーゼ (CRTISO) との間の関連が明らかになりました。遺伝子 CRTISO と色素体末端オキシダーゼ (PTOX)、および色成分と遺伝子 ZEP6 の間。

カロテノイド生合成経路。 カロテノイド生合成経路は黒色で示され、カロテノイド生合成遺伝子は青色で示されている。 図は Stanley et al.8 および Al-Babili et al.9 から編集および要約されたものです。 PSY、フィトエン合成酵素。 PDS、フィトエンデサチュラーゼ。 Z-ISO、ζ-カロテンイソメラーゼ。 ZDS、ζ-カロテンデサチュラーゼ。 CRTISO、カロテンイソメラーゼ。 LCYE、リコピンε-シクラーゼ。 LCYB、リコピン β-シクラーゼ。 CYP97A3、シトクロム P450 型 β-ヒドロキシラーゼ。 CYP97C1、シトクロム P450 型 ε-ヒドロキシラーゼ。 CYC-B、色素体特異的リコピン β-シクラーゼ。 BCH、β-カロテンヒドロキシラーゼ。 ZEP、ゼアキサンチンエポキシダーゼ; NSY、ネオザンチンシンターゼ。 CCS、カプサンチン - カプソルビン合成酵素。