メロンとキュウリのＡＣＣ合成酵素遺伝子の構造的特徴とＧＵＳトランジェントアッセイによるプロモーター活性

In orader to clarify the differences in regulatory mechanism(s) of the expression of 1-aminocyclopropane-1-carboxylate(ACC) synthase(ACS)genes during ripening in climacteric melon fruit and non-climacteric cucumber fruit, two sets of their genomic DNA sequences, including ca. 2kb of the promoter regions were determined, using PCR-based methods. ACS genes from melon (CMe-ACS1,2) were structurally similar to their counterpart from cucumber (CS-ACS1,2) in terms of size and position of exons and introns, restriction map, and sequencd identity of exeons, introns, proximal 5'-flanking promoter regions and splice junction. Southern blot analysis indicated that each ACS gene is present as a single copy. Transient promoter activity was investigated with two constructs of promoter-β-glucuronidase (GUS) fusion, CMe-ACS1:GUS and CS-ACS1:GUS, in mature mesocarp tissue of the two fruits. In melon disks, GUS activities conferred by the promoters of both CS-ACS1 (-2098～+42) and CMe-ACS-1(-2187～+67) were detected, which were decreased by treatment with 1-methylcyclopropene(1-MCP), an ethylene action inhibitor. In cucumber disks, however, only CS-ACS1:GUS was expressed; the activity was decreased with 1-MCP, and it was not affected by propylene. These results suggest that the promoter of CS-ACS1 has a potential to be expressed in the mesocarp tissue of ripening melon fruit, and that the difference in ethylene biosynthesis between melon and cucumber during ripening may be due to the difference in capability of forming trans-acting factor(s), not due to their ACS1 promoter activities.クライマクテリック型果実のメロンとノンクライマクテリック型果実のキュウリの果実追熟に伴う１-アミ ノシクロプロパン-１-カルボン酸（ACC）合成酵素（ACS）遺伝子の発現調節機構の相違を明らかにするた めに，それぞれ２種類のACSのゲムノDNA配列（約２kb）をPCR法を基にして決定した．メロンのACS 遺伝子は，エキソンとイントロンのサイズおよび位置，制限酵素地図，エキソン・イントロン・近位の５’上 流プロモーター領域・スプライシング部位の塩基配列において，それぞれ対応するキュウリのACS遺伝子 とよく似た構造をしていた．サザンブロック解析の結果，各ACS遺伝子はシングルコピーとして存在する と考えられた．CMe-ACS1とCS-ACS1の一過的プロモーター活性をβ-グルクロニダーゼ（GUS）をレポ ーター遺伝子として両果実の成熟果肉を用いて調べた．メロン切片では，CS-ACS1（－2098～＋42）なら びにCMe-ACS1（－2187～＋67）のプロモーター発現によるGUS活性が検出され，エチレン作用阻害剤 の１-メチルシクロプロペン（１-MCP）処理によって減少した．しかし，キュウリ切片においては，CS-ACS1： GUSのみでGUSが発現し，活性は１-MCP処理で減少し，プロピレン処理ではコントロールと同レベル であった．これらの結果より，CS-ACS1のプロモーターがメロン成熟果肉組織で発現する潜在能力をもつ こと，メロンとキュウリの成熟に伴うエチレン生合成の相違はACS1プロモーター活性によるものではなく， 両者のトランス因子合成能の相違によることが示唆された

Effect of High CO2 plus Low O2 Condition on Respiration in Several Fruits and Vegetables

高CO2+低O2環境での各種青果物のO2吸収量を自作のコンピュータ制御自動呼吸計測装置を用いて測定した.トウモロコシとモモでは,それぞれ80 % CO2+20 % Airと90 % CO2+10 % Air下で,空気下と比較して呼吸活性が顕著に抑制された.キュウリとウンシュウミカンでも高CO2+Air条件による呼吸活性の抑制がみられた.カキと緑熟バナナでは,80 % CO2+20 % Airによる呼吸活性の抑制はほとんどみられなかった.一方,レタスとホウレンソウでは高CO2処理により,逆に呼吸活性が徐々に促進された. O2濃度を20 % に保った状態で60 % CO2処理すると,ウンシュウミカンでは呼吸活性の抑制はみられなくなったが,レタスでは呼吸活性がやはり促進された.これらのことから,従来から考えられている高CO2の呼吸抑制作用には疑問があるように思われた. 25 ℃ では高CO2+Air処理によって呼吸活性が変動する青果物でも,15 ℃ 以下の温度では変動しない場合が多かった.したがって,ガス環境に対する青果物の反応は温度依存性を持つように思われた

Relationship between Glutamate Accumulation and Ethylene Synthesis in Tomato Fruit during Ripening

The effect of ethylene on the accumulation of glutamate in the fruit of normal tomato ('Rutgers' and 'Momotaro')and ripening inhibitor mutant (rin) tomato(Lycopersicon esculentum Mill.) during ripening was investigated.As fruit ripening progresse,glutamate content in the fruit pericarp tissue increased greatly in 'Rutgers' but remained low and constant level in rin tomato.Glutamine and γ-aminobutyric acid contents decreased gradually during ripening in both 'Rutgers'and rin fruit.Relatively high activities of glutamate dehydrogease,glutamate synthase and glutamine synthetase were detected throughout fruit ripening in both varieties,whereas no relationship was observed between glutamate content and the enzyme activieies.Treatment of 'Momotaro'fruit with diazocyclopentadience,an inhibitro of ethylene action,inhibited the increase in ethylene production and glutamate accumlation which are associated with fruit ripening,suggesting that glutamate accumlation may be mediated through ethylene.However,glumamate content in rin fruit treatde with exogenous ethylene remained low and unchanged uitil after four days.The results indicate that accumulation of glutamete in tomato fruit is likely to be related to the ripening process apart from the direct role of ethylene.トマト果実の成熟に伴うグルタミン酸蓄積とエチレンとの関係を’Rutgers’、’桃太郎’およびrinを用いて調べた。1.’Rutgers’果実では、追熟に伴ってグルタミン酸含有が急激に増加したが、rin果実ではほとんど変化しなかった。グルタミンとγ-アミノ酪酸含量は両果実ともに追熟に伴って減少した。2.グルタミン酸代謝関連酵素として、グルタミン酸脱水素酵素、グルタミン酸合成酵素およびグルタミン合成酵素の追熟中の活性変化を調べたところ、’Rutgers’およびrin果実ともに高い活性を示した。3.’桃太郎’果実にDACP処理すると、追熟の進行に伴うエチレン生成の増加が抑制され、同時にグルタミン酸の蓄積を誘導しなかったが、6日後には増加した。5.以上のことより、トマト果実の成熟に伴うグルタミン酸の蓄積はエチレン生成によるものではなく、成熟に伴う現象であるように思われた

Several Types of Physioligical Response to Different Humidities in Fruits and Vegetables

In this paper,effects of relative humidity(RH)on the respiration rate and ethylene production of 63 kinds of fruits and vegetables including flowres were investigated at diffrent humidities of high RH (93-98%)and low RH(52-65%).From the respiratory response to RH,they could be classified into three groups:accelerative,inhibitive and insensitive low RH.The first group included climacteric fruits such as banana,pear and kiwifruit;the majority of the fruit vegetables;and root vegetables such as tap root,tuber and tuberous root.The second group included Chinese pear,Japanese pear,strawberry,the majority of the leaf vegetables,mushrooms and flowres.The third group included grape and orange.Furthermore,by appending endogenous ethylene production at low RH,they could be classified into eight goups from the physiological response to low RH.These results seem to indicate that water deficit stress at low RH was positively correlated their physiology response in secondary order.青果物の湿度環境改善の基礎資料として、湿度条件（高湿：93～98％RH,低湿：52～65％RH、20℃または25℃）が63種の青果物の呼吸活性およびエチレン生成に及ぼす影響について調査し、その結果に基づいて類型化を行った。1.呼吸活性によって三つの類型に分かれるように思われる。一つは低湿による呼吸活性促進型青果物であり、バナナ、セイヨウナシ、キウイフルーツなどのクライマクテリック型果実、多くの果菜類、根菜類中の直根類、イモ類などはこの型に属するように思われる。次は低湿による呼吸活性抑制型青果物であり、チュゴクナシ、ニホンナシ、イチゴ、大部分の葉菜類、茸類、花卉類はこの型に属するように思われる。もう一つは低湿・高湿にかかわらず呼吸活性に大きな差がない型青果物であり、ブドウやオレンジはこの型属するように思われる。2.エチレン生成を加味して、さらに細分するとエチレン生成促進型、抑制型、差なし型があるように思われる。3.低湿に伴う水分損失が一つのストレスとなって二次的に生理的反応に結びつくことが考えられ、実際流通中の青果物の取扱いはこのような湿度に対する反応も考慮して適切に対応する必要がある

Softening Characteristics of Chinese Pear 'Yali' Fruit with Special Relation to Changes in Cell-wall Polysaccharides and their Degrading Enzymes

The softening characteristics of Chinese pear 'Yali'fruit,based on changes in the rates of respiration and ethylene production,flesh hardness,the content of cell-wall polysacchairides and the activities of their degraging enzymes were determined,in comparison with Japanese pear 'Nijisseiki' and European pears 'la France' and 'Bartlett'.Rates of respiration and ethylene production in 'Yali','la France' and 'Bartlett' fruits increaced with the advance of ripening,showing the most significiant increase of ethylene production in 'Yali' fuit.Decrease of flesh hardness during ripening was rapid in 'la France' and 'Bartlett' fruits,but slow in 'Yali' and 'Nijisseiki' fruits.Though rapid increase of pectinmethylesterase activity in 'la France' and 'Bartlett' fruits was observed with concomitant decrease of hardness,the same activity was maintained at a lower level in 'Yali' and 'Nijissiki' fruits.Increase in polygalacturonase activity during ripening was rapid in 'la France' and 'Bartlett' fruits,Cellulase activity increased with the decrease in flesh hardness in 'la France' and 'Yali' fruits,whereas its increase was slight during ripenig in 'Nijisseiki' and 'Bartlett' fruits.Increase in the content of hydrochloride-soluble pectin during flesh softening were very slight in 'Yali' and 'Nijisseiki' fruits in contrast with their marked evidence in 'la France' and 'Bartlett' furits.From the results obtained above,its seemes that long-term hardness maintenance in Chinese pear 'Yali' fruit during ripenig was due to lower activity by degrading enzymes of cell-wall polysaccharides,compared with those in other pear fruits.チュウゴクナシ’鴨梨’果実の追熟に伴う、呼吸活性、エチレン生成量、果肉硬度、細胞壁多糖類およびその分解酵素活性の変化をセイヨウナシ’ラ・フランス’と’バートレット’、ニホンナシ’二十世紀’と比較しながら検討し、’鴨梨’の果肉軟化の特徴について考察を加えた。1.ナシ果実の呼吸活性およびエチレン生成量は、’鴨梨’、’ラ・フランス’、’バートレット’はいずれも果実の追熟に伴って増加したが、増加程度は異なった。特に、’鴨梨’のエチレン生成量は多く、特徴的であった。果肉硬度は、’ラ・フランス’と’バートレット’では追熟に伴って急減したが、’鴨梨’と’二十世紀’では低下は緩慢であった。2.ナシの果実のPME活性は、’ラ・フランス’と’バートレット’では果肉の軟化に伴って急減したが、’鴨梨’と’二十世紀’では低レベルで推移した。果実の軟化に伴うPG活性の増加は4品種ともみられたが、その程度は’バートレット’で最も大きく、次いで’ラ・フランス’であり、’鴨梨’と’二十世紀’では小さかった。セルラーゼ活性は、’ラ・フランス’では果肉軟化に伴って急増し、’鴨梨’でもやや増加したが、’二十世紀’と’バートレット’では終始ほとんど認められなかった。3.’ラ・フランス’と’バートレット’では果肉の軟化に伴ってWSPの急増、HPの急減が認められたが、’鴨梨’や’二十世紀’ではWSPの増加やHPの減少はいずれもわずかであった。ヘミセルロース含量は、4品種のいずれでも減少したが、セルロース含量は、’ラ・フランス’のみで急減した。4.チュウゴクナシ’鴨梨’の果肉軟化は、PME、PGおよびセルラーゼなどの酵素によるプロトペクチン、セルロース、およびヘミセルロースなどの細胞壁多糖類の分解に起因するものであるが、これらの酵素活性が他品種に比べて低く、追熟中にプロトペクチンの分解はわずかであるため、外部に対する抵抗力が十分に保持され、このことが果肉軟化が緩慢である原因になっていると思われた