| 研究課題/領域番号 |
15H04443
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
作物生産科学
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
深山 浩 神戸大学, 農学研究科, 准教授 (60373255)
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| 研究分担者 |
松村 浩由 立命館大学, 生命科学部, 教授 (30324809)
谷口 洋二郎 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 本部, 主任研究員 (50462560)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2016年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2015年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | 光合成 / Rubisco / RbcS / C4植物 / イネ / ソルガム / X線結晶構造 / 高CO2 / 結晶構造 / CRISPR/Cas9 / 形質転換イネ / CO2固定反応 / 酵素 / バイオテクノロジー / 植物 / 二酸化炭素 / 酵素反応 / 形質転換 / 遺伝子工学 |
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| 研究成果の概要 |
光合成は，CO2固定反応を担う酵素Rubiscoの反応速度が遅く制限要因となっている．本研究では，Rubisco活性の高いC4植物ソルガムのRubisco小サブユニット（RbcS）をイネで発現させ，イネRbcSをゲノム編集CRISPR/Cas9法によってノックアウトしたイネ（CSS系統）を作出した．RbcSがソルガム型となったCSS系統のRubiscoは，C4植物並みの触媒速度を示した．結晶構造解析からRbcSの102番目のアミノ酸がソルガムではロイシン，イネではイソロイシンと異なることで，CSS系統のRubiscoは触媒サイトの柔軟性が増し，高活性となったと考えられた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
CO2固定反応を担う酵素Rubiscoの触媒速度が遅く，光合成の光合成の主要な律速因子であることは広く知られている．しかし，Rubiscoの触媒速度の改良に成功した例はなかった．我々はC4植物のRbcSを利用することで，C3植物であるイネのRubiscoの触媒速度の大幅な改良に成功した．また，これまで不明であった植物種による触媒速度の違いを決定する分子構造についても明らかにしている．本研究で得られた知見は，今後の作物の光合成能力の改良，生産性の改良を考える上で非常に有用な知見を示すことができた．
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