通常の果実品質を維持しながら果実の品質を向上させる植物の成長これまで農業における大きな課題であったが、新たな研究によると、このバランスを達成することはこれまで考えられていたよりも容易かもしれない。科学者たちは、保存された「クリーナー遺伝子」の活性を高めることで、果実の栄養価と官能特性の両方を同時に向上させることができることを発見した。研究チームは、tRNAに関連する遺伝子の発現を高めることで、果実の色、香り、抗酸化特性に影響を与える化合物であるアントシアニンとテルペノイドのレベルを増加させた。これらの改善は、植物の発育、果実の大きさ、糖度には測定可能な影響を与えなかった。この結果は、通常は基本的な細胞機能に関連付けられている遺伝子が、果実の重要な代謝特性にも影響を与えることができるという、予想外の役割を明らかにしている。
アントシアニンとテルペノイドは、果物の色、風味、香り、そして全体的な栄養価において重要な役割を果たしています。しかし、これらの化合物の含有量を増やそうとすると、しばしば望ましくない副作用が生じます。これは、これらの化合物の生成が植物ホルモンと密接に関連しているためです。例えば、サイトカイニンは植物の成長と二次代謝の両方を調節するため、そのレベルを変化させると、植物の構造や成長特性が変化する可能性があります。
サイトカイニン関連遺伝子の中でもあまり知られていないtRNA型イソペンテニルトランスフェラーゼ遺伝子群は、これまでほとんど注目されてこなかった。これらの遺伝子は、植物の形質を積極的に制御するのではなく、細胞の日常的な機能を担っていると考えられている。植物の成長に影響を与えることなく果実の品質を向上させることができるかどうかは依然として不明であり、さらなる研究に値する。
南京農業大学とコネチカット大学の研究者らは、野生イチゴを例としてこの可能性を探る論文を『園芸研究』誌に発表した。彼らはFveIPT2と呼ばれるハウスキーピング遺伝子に着目し、この遺伝子の発現レベルを高めるように植物を遺伝子操作することで、果実の品質が著しく向上することを確認した。
遺伝子組み換え植物は、野生型植物と比較して成熟果実中のアントシアニンとテルペノイドの含有量が有意に高かったが、成長、果実の大きさ、糖度には差が見られなかった。この発見は、ハウスキーピング遺伝子は受動的な役割しか果たさないという長年の定説に疑問を投げかけ、作物改良におけるその計り知れない可能性を浮き彫りにするものである。
FveIPT2遺伝子はtRNA修飾に関与し、シスゼアチン（サイトカイニンの一種）の合成と関連している。植物の成長に大きな影響を与える他のサイトカイニン関連遺伝子とは異なり、FveIPT2の活性増加はサイトカイニン全体のレベルにわずかな変化しか引き起こさない。植物の発育は正常に進み、明らかな異常は見られない。開花と結実は予想通りに起こり、果実の重量、形状、甘味にも変化はない。
植物の生育は安定していたものの、果実の化学組成には顕著な変化が見られた。アントシアニン、フラボノイド、フェノール化合物の含有量が増加し、より鮮やかな赤色になった。詳細な分析の結果、抗酸化作用で知られるシアニジンやペラルゴニジン由来の化合物を含む、9種類の特定のアントシアニンの含有量が著しく増加していることが明らかになった。
同時に、検出されたテルペノイド化合物のほぼ半数の含有量が増加した。これらのテルペノイド化合物には、モノテルペン、セスキテルペン、トリテルペンが含まれ、これらは香りや風味に重要な役割を果たしている。
これらの変化は、色や栄養成分だけにとどまりません。リナロールなど、心地よい花の香りに関連する芳香化合物のレベルが増加しました。逆に、刺激的な樹脂臭に関連する化合物のレベルは減少しました。遺伝子発現研究により、これらの化合物の生成と輸送を担う主要な経路がより活性化したことが確認されました。
これらの結果を総合すると、FveIPT2は成長に影響を与える典型的なホルモン変化を引き起こすことなく、果実の化学組成を選択的に改善できることが示された。
研究者らは、「本研究は、一般的に『ハウスキーピング遺伝子』と呼ばれるものが、驚くほど特異的かつ重要な効果を発揮することを示しています。従来のホルモン調節因子ではなくtRNA型遺伝子を標的とすることで、成長に影響を与えることなく果実の色、風味、栄養組成を改善することができました。一方、代謝工学は通常、成長に悪影響を及ぼします。これらの結果は、基本的な細胞経路が果実の品質に微妙な影響を与える可能性を示唆しており、育種家にとって効果的かつ穏やかな新たなツールとなるでしょう」と述べています。
今回の結果は、FveIPT2がイチゴをはじめとする農作物の果実品質を向上させるための有望かつ効果的な方法であることを示している。この方法は、収量や植物の生存率を低下させることなく、有益な色素や芳香化合物の含有量を増加させるため、高品質な農産物の栽培において特に重要である。
より広範に言えば、本研究は、ハウスキーピング遺伝子が日常的な細胞プロセスにのみ関与するという考え方に異議を唱えるものである。二次代謝への影響を明らかにすることで、本研究は品質を維持しながら作物の収量を増加させる新たな戦略を示唆している。
本記事は南京農業大学科学院が提供するものです。注：書式や文字数制限のため、内容に編集が必要となる場合があります。
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投稿日時：2026年5月8日
