著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：International Journal of Molecular Sciences

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

NLPは植物だけが持つ「転写因子」（ほかの遺伝子のはたらきを切り替えるたんぱく質）の一群です。論文によると、NLPは窒素の取り込みや利用を調節する中心的な役割を担い、成長や環境ストレスへの応答にも関わるとされています。リンゴ、トマト、トウガラシ、イネなど多くの作物でNLPの仲間が見つかってきましたが、栽培イチゴのNLP遺伝子はまだ体系的に調べられていませんでした。

イチゴの生産では、高温と、灰色かび病を起こすカビ（ボトリティス・シネレア）の感染が大きな脅威です。研究チームは、栽培イチゴのNLP遺伝子（FaNLP）をゲノム全体から特定して性質や進化の特徴を整理し、これらの遺伝子が高温や灰色かび病菌に対する反応に関わっている可能性を探ることを目指しました。

何を、どのように調べたか

まず、栽培イチゴ品種「カマロサ」のゲノム情報からNLP遺伝子を探し出し、それぞれがつくるたんぱく質の長さ、電気的な性質、細胞内のどこではたらくかの予測などをコンピューター上で解析しました。さらに、シロイヌナズナ、リンゴ、ナシ、モモ、アンズ、オウトウ、キイチゴ類などのNLPたんぱく質と合わせた計164配列で系統樹（遺伝子の類縁関係を示す樹形図）を作り、イチゴゲノム内やシロイヌナズナ・イネとの間で、遺伝子の並び順が保たれた領域（共線性）も比較しました。

実験では、「紅ほっぺ」と、四川省農業科学院が「紅ほっぺ」とタイの品種を交配して育成した「蜀星」の2品種の苗を使いました。25℃の育成室で7〜8葉期まで育てた苗に、高温処理または灰色かび病菌の接種を行い、14日後の葉を調べました。病斑の広がりやしおれ方の観察に加え、細胞の傷みの指標となる物質（MDA）や、活性酸素を分解する酵素などの活性、高温下での光合成の指標を測定しました。

遺伝子のはたらき具合は、qRT-PCR（特定の遺伝子からつくられるRNAの量を測る方法）で調べました。対象は、選び方の偏りを避けるために層別無作為抽出で選んだ11個のFaNLP遺伝子です。

主な報告結果

栽培イチゴのゲノムからは37個のFaNLP遺伝子が見つかり、FaNLP1〜FaNLP37と名付けられました。つくられるたんぱく質の長さは88〜1057アミノ酸と大きくばらつき、細胞内でのはたらく場所は大半が核や葉緑体と予測されました。37個の遺伝子は7本の染色体に1〜5個ずつ不均等に分布していました。

共線性の解析では、イチゴゲノム内で52組の遺伝子の対が見つかり、遺伝子の数が増えた主な要因は、染色体の一部が重複する「分節重複」だと報告されています。イチゴとシロイヌナズナの間には30個、イネとの間には11個の共線性ブロックがあり、イチゴのNLPは同じ双子葉植物であるシロイヌナズナのNLPに近いと研究チームは見ています。また、遺伝子の変化の速さを比べる指標（Ka/Ks）はすべて1未満で、たんぱく質の機能を損なう変異が取り除かれる「純化選択」を強く受けてきたとされました。

病菌を接種した葉では両品種とも褐色の病斑が広がりましたが、病斑の範囲は「紅ほっぺ」のほうが広く、活性酸素を分解する酵素であるSODとCATの活性は「蜀星」のほうが高い結果でした。高温処理では両品種とも葉がしおれ、光合成の反応のしかたは品種間で異なっていました。CAT活性は両品種で低下し、「紅ほっぺ」のほうが「蜀星」より低い値でした。

遺伝子のはたらき具合については、高温処理後も病菌接種後も、調べた11個のFaNLP遺伝子すべてで、「蜀星」のほうが「紅ほっぺ」より発現量が高くなっていました。病菌接種後には、このうち3個の遺伝子が「蜀星」で特に大きく増加していました。

この報告が示すこと

研究チームは、FaNLP遺伝子の染色体上の分布や構造がほかの植物のNLPとおおむね共通していることから、この遺伝子群が植物の間で進化的に保たれてきたと考えています。一方で、他の植物で知られる4つの機能領域のうちGAFとNRDの2つが見られないことは、イチゴのNLPが独自の分かれ方をした可能性を示すとしています。

ストレスに強い反応を示した「蜀星」でFaNLP遺伝子の発現が高かったことから、研究チームはFaNLPの高い発現が灰色かび病への抵抗性や高温への耐性と関連している可能性があり、抗酸化のしくみを通じて耐暑性の調節に関わるかもしれないと述べています。ただし、これは発現量と品種の強さが一緒に見られたという関連であり、遺伝子がストレス耐性を生み出す因果関係を確かめたものではありません。

論文は、結論がコンピューターによる予測とqRT-PCRのデータだけにもとづくことを限界として明記しています。細胞内の局在は予測にすぎず誤った結果を含みうること、FaNLP遺伝子が耐性を調節する具体的な経路はまだ明らかになっていないことも示されています。研究チームは今回の成果を、イチゴのストレス耐性に関わる候補遺伝子を示す予備的な手がかりと位置づけています。

原著論文の著者・所属：Lijuan Chen（Horticultural Crops Germplasm Innovation and Utilization Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu 610066, China; Institute of Horticulture, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu 610066, China; Key Laboratory of Horticultural Crops Biology and Germplasm Enhancement in Southwest, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Chengdu 610066, China）、Ruyu He（Horticultural Crops Germplasm Innovation and Utilization Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu 610066, China; Institute of Horticulture, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu 610066, China; Key Laboratory of Horticultural Crops Biology and Germplasm Enhancement in Southwest, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Chengdu 610066, China）、Dong Wang（Horticultural Crops Germplasm Innovation and Utilization Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu 610066, China; Institute of Horticulture, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu 610066, China; Key Laboratory of Horticultural Crops Biology and Germplasm Enhancement in Southwest, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Chengdu 610066, China）、Qiao Xiao（Horticultural Crops Germplasm Innovation and Utilization Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu 610066, China; Institute of Horticulture, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu 610066, China; Key Laboratory of Horticultural Crops Biology and Germplasm Enhancement in Southwest, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Chengdu 610066, China）、Haiyan Deng（Horticultural Crops Germplasm Innovation and Utilization Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu 610066, China; Institute of Horticulture, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu 610066, China; Key Laboratory of Horticultural Crops Biology and Germplasm Enhancement in Southwest, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Chengdu 610066, China）、Hongwen Li（Horticultural Crops Germplasm Innovation and Utilization Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu 610066, China; Institute of Horticulture, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu 610066, China; Key Laboratory of Horticultural Crops Biology and Germplasm Enhancement in Southwest, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Chengdu 610066, 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）：Lijuan Chen, Ruyu He, Dong Wang, et al. Genome-Wide Identification of NLP Family Genes in Cultivated Strawberry (Fragaria × ananassa Duch.) and Analysis of Their Expression Under Heat and Botrytis cinerea Stresses. International Journal of Molecular Sciences（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-08-29. DOI: 10.3390/ijms27177754. 原著ライセンス：CC BY.