著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Genes

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

果樹では、根の側の「台木」に、実をつけさせたい品種の枝（「穂木」）を接ぐ接ぎ木が広く使われています。クワ（マルベリー）でも、同じ条件で育てても台木の組み合わせによって果実の重さ、糖度の指標となる可溶性固形分、ビタミンC、アントシアニンの蓄積、糖と酸のバランスが変わることが知られています。しかし、こうした違いが分子レベルでどう生じるのかは分かっていませんでした。

接ぎ木をした植物では、栄養分などを運ぶ通り道である「師部」を通じて、台木と穂木の間で物質や情報がやり取りされます。その担い手として注目されているのが、遺伝子の働きを抑える短いRNAであるマイクロRNA（miRNA）です。miRNAは師部を通って離れた組織へ移動し、遺伝子の働きを調節することがあります。研究チームは、クワの台木と穂木の相互作用に関わる接ぎ木応答性のmiRNAを見つけ出し、その働きの手がかりを得ることを目指しました。

何を、どのように調べたか

研究チームは、性質の異なる5種類の台木（Sangtuo No. 2、Guisangyou 62、Luza No. 1、Zheza No. 1、Zheza No. 3）に、同じ穂木品種「Chu Shen 1」を接ぎ木しました。穂木をそろえることで、台木の違いによる影響を比べやすくしています。接ぎ木は2019年7月に行われました。

各組み合わせについて、接ぎ木部分から10センチ上（穂木側）と10センチ下（台木側）の師部組織を採取し、合わせて10の試料グループを設けました。各グループに3つずつ独立した反復を用意し、計30の試料で短いRNAの塩基配列を網羅的に読み取りました。

得られた配列は、ほかの植物で既に知られているmiRNAと照合して「保存型」miRNAを特定し、一致しないものはRNAの立体構造などの条件から新規のmiRNA候補を予測しました。そのうえで、台木の種類や採取位置（接ぎ木部の上か下か）の間でmiRNAの量を比べ、各miRNAが抑える標的遺伝子を予測して機能を推定しました。さらに、重要と考えた5つの標的候補遺伝子について、3つの台木の組み合わせで実際の発現量を定量PCRという方法で測り、予測と照らし合わせました。

主な報告結果

研究チームは、保存型miRNAを71種類、新規miRNAを156種類特定しました。保存型の多くは長さが21塩基で、一般的な植物のmiRNAと同じ特徴を示しました。一方、新規miRNAは21塩基のほか22塩基や24塩基のものも多く、長さにばらつきがありました。著者らは、新規miRNAの多くが比較的新しく進化した、あるいはクワの系統に特有の調節因子である可能性を述べています。

miRNAの量の変化は比較の組み合わせによって大きく異なりました。最も大きな変化が見られたのは、Sangtuo No. 2の組み合わせで接ぎ木部の下と上を比べた場合（増加30種類、減少35種類）と、接ぎ木部の下側でSangtuo No. 2とLuza No. 1の組み合わせを比べた場合（増加20種類、減少33種類）でした。一方、変化がごくわずかな比較もありました。

複数の比較で繰り返し変化したmiRNAのグループもありました。リンの恒常性に関わり師部を移動することで知られるmiR399は、一部の比較で一貫して増えていました。その標的には、発生に関わる転写因子TCPが予測されました。木の細胞壁を硬くするリグニンの形成に関わるラッカーゼという酵素の遺伝子を標的とするmiR397や、硫黄の取り込みに関わるATPスルフリラーゼを標的とするmiR395も、複数の比較で増加が見られました。

定量PCRでは、5つの遺伝子の発現が台木によって異なることが確認されました。TCP4はLuza No. 1の組み合わせで最も高く、Guisangyou 62の1.8倍でした。ラッカーゼ遺伝子LAC3と、エチレン（植物ホルモンの一種）に応答する転写因子LEPはZheza No. 3の組み合わせで、硫黄代謝に関わるATPS1はGuisangyou 62で、脂質代謝に関わるGPAT6はLuza No. 1でそれぞれ高い発現を示しました。著者らは、miR399とTCP4、miR397とLAC3のように、miRNAと標的遺伝子の量が逆向きに動く傾向が予測された関係と一致したと報告しています。

標的遺伝子の働きを分類すると、代謝、特に糖の代謝に関わるものが多く含まれていました。また、比較の組み合わせによって、脂質代謝やペルオキシソーム（細胞内で脂肪酸の分解などを担う小器官）関連の経路、DNA複製や修復に関わる経路などが目立つ傾向も見られました。

この報告が示すこと

研究チームは、クワの台木と穂木の相互作用が、miRNAとその標的遺伝子からなる協調的な調節の網の目によって制御されている可能性を示唆したと結論づけています。この調節は台木の遺伝的な違いと接ぎ木部の上下という位置の両方に左右され、栄養の配分、酸化還元のバランス、細胞膜の作り替えなどを通じて、接ぎ木部の癒合や維管束の再接続、穂木の生育に関わると著者らは考えています。また、古くから保存されたmiRNAと系統特有の新しいmiRNAの両方が関与している点も強調されています。

著者らは、LEPが高かったZheza No. 3で可溶性固形分が高いことや、Luza No. 1でのTCP4の発現と果実の酸味との関係にも触れ、台木による果実品質の違いを説明する手がかりになり得ると論じています。ただし、これらは遺伝子の発現と果実の性質が同時に見られたという対応関係に基づく推測で、著者ら自身も「予備的な」枠組みと位置づけています。また、標的遺伝子の機能はシロイヌナズナの遺伝子との類似性から推定したもので、クワで同じ働きをするとは限らないことも明記されています。研究チームは、この成果が分子マーカーを用いた台木選びの理論的な土台になり得るとしています。

原著論文の著者・所属：Jin Huang（Cash Crops Research Institute, Hubei Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430064, China）、Cui Yu（Cash Crops Research Institute, Hubei Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430064, China）、Wen Den（Cash Crops Research Institute, Hubei Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430064, China）、Fan Wu（Cash Crops Research Institute, Hubei Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430064, China）、Fangyuan Song（Cash Crops Research Institute, Hubei Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430064, China）、Yan Mao（School of Ecology and Environment, Hubei Ecology Polytechnic College, Wuhan 430200, China）、Zhongcheng Zhou（School of Ecology and Environment, Hubei Ecology Polytechnic College, Wuhan 430200, China）、Yong Li（Cash Crops Research Institute, Hubei Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430064, China）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Jin Huang, Cui Yu, Wen Den, et al. Identification and Analysis of Graft-Responsive miRNAs in Mulberry Rootstock–Scion Interactions. Genes（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-08-28. DOI: 10.3390/genes17091024. 原著ライセンス：CC BY.