Production of plants with high photosynthetic capacity by chloroplast genome editing technology and elucidation of its mechanism

• Project Area: Manipulating Genomes of Intracellular Symbiotic Organelles: Advancements in Technology, Applications for Fundamental Sciences, and Beyond.
• Project/Area Number: 24H02277
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (III)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 矢守 航 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (90638363)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 深山 浩 神戸大学, 農学研究科, 教授 (60373255) ; 松村 浩由 立命館大学, 生命科学部, 教授 (30324809)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥131,950,000 (Direct Cost: ¥101,500,000、Indirect Cost: ¥30,450,000); Fiscal Year 2025: ¥24,570,000 (Direct Cost: ¥18,900,000、Indirect Cost: ¥5,670,000); Fiscal Year 2024: ¥33,930,000 (Direct Cost: ¥26,100,000、Indirect Cost: ¥7,830,000)
• Keywords: 光合成 / ゲノム編集 / Rubisco / 電子伝達 / 細胞質ゲノム

Outline of Research at the Start

国内外において、作物の光合成改良に向けた取り組みが進行しているが、これらの研究は全て核ゲノムをターゲットとした植物改変が主であり、抜本的な光合成改善には至っていない。光合成の主要な律速因子は、触媒速度が非常に遅いRubiscoであることは周知の事実である。しかし、その触媒部位が葉緑体ゲノムにコードされていることから、これまでRubiscoの酵素特性の改良は困難であった。そこで、本課題では “細胞質ゲノム編集技術”を活用し、Rubiscoの改変に基づく光合成能力の強化とRubiscoの構造機能相関の解明を目指す。