Characteristics of Carotenoid Accumulation during Maturation of the Japanese Persimmon ‘Fuyu’

Abstract

To investigate characteristics of carotenoid biosynthesis in the Japanese persimmon 'Fuyu' fruit during maturation, caro-tenoids and gene expression for phytoene synthase (DK-PSY), phytoene desaturase (DK-PDS), ζ-carotene desaturase (DK-ZDS), lycopene β-cyclase (DK-LCYb), β-ring hydroxylase (DK-HYb), zeaxanthin epoxidase (DK-ZDS) and lycopene ε-cyclase (DK-LCYe) were analyzed. In the skin, lutein was the main carotenoid at the green stage. The level of gene expression of DK-LCYe was constant throughout the experimental period. In contrast, the level of carotenoid-bio-synthetic enzymes with the exception of DK-LCYe was lower in the green stage than in the coloring stage. These findings suggested that during the green stage, DK-LCYe played an important role in carotenoid biosynthesis and was responsible for massive accumulation of lutein. In the coloring stage after October, β-cryptoxanthin (β-CRY) and zeaxanthin were mainly accumulated. At this stage, simultaneous increase of the gene expression for caro-tenoid-biosynthetic enzymes with the exception of DK-LCYe was observed. It was thought that the change in expression profile of the genes accelerated the accumulation of β-CRY and zeaxanthin in this stage. In the flesh, β-CRY and zeaxan-thin were mainly accumulated in October. Lycopene was mainly accumulated in November. The lycopene accumulation was accompanied by a massive increase in expression of genes at the later stages of lycopene biosynthesis (DK-PSY, DK-PDS and DK-ZDS). This finding suggested that lycopene accumulation was caused by massive increase in the expression of genes at the later stages of lycopene biosynthesis. キーワード：カロテン，果色，キサントフィル，リアルタイム PCR，色素 緒 言 カロテノイドは，高等植物では果実や花に蓄積すること によって黄色・オレンジ・赤色等を呈する色素である．カ ロテノイドは，抗酸化作用を持つことに加え，いくつかの 種類ではプロビタミン A 活性を持つ機能性成分であり，近 年発ガン抑制効果（Nishino ら，2000）を始めとして多くの 生体調節機能に関して研究が進められている． 植物中のカロテノイド生合成系では，まず pyhtoene syn-thase（PSY）により無色のフィトエンが合成される．次に phytoene desaturase（PDS）と ζ-carotene desaturase（ZDS）に よりリコペンが合成される．その後合成経路は 2 つに分岐 し，一方では lycopene ε-cyclase（LCYe）により α 型カロテ ノイドである α-カロテンやルテインが合成される． もう一 方では，lycopene β-cyclase（LCYb）により γ-カロテンを経 て β-カロテンが合成され，β-ring hydroxylase（HYb）によ り β-クリプトキサンチン（CRY） ，ゼアキサンチンを順次 合成し，Zeaxanthin epoxidase（ZEP）によりビオラキサン チンが合成される（第 1 図） ．ビオラキサンチンからさらに 代謝が進むと植物ホルモンの一種であるアブシジン酸が合 成される． 植物種によってカロテノイド組成は異なり，アセロラで はフィトエンが，トマトではリコペンが多くの比率で含ま れており， β-CRY はミカンやカキ等の限られた果実に多く， 2006 年 7 月 14 日 受付．2006 年 10 月 22 日 受理． 本報告の一部は平成 17 年園芸学会春季大会で発表した．