Genome editing in bread wheat toward reducing allergenic gluten
| Project/Area Number |
19K05977
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
Kawaura Kanako 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 准教授 (60381935)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | パンコムギ / ゲノム編集 / グルテン / 転写因子 / 小麦アレルギー / 種子貯蔵タンパク質 |
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| Outline of Research at the Start |
パンコムギにおいて、グリアジンは種子貯蔵タンパク質の一つであり、小麦粉のグルテンの構成成分である。グリアジンは遺伝子のコピー数が特に多く、一部がアレルギーの原因となる。これまで、これらの多重遺伝子は、それぞれ異なる発現パターンを示すことを明らかにしてきた。本研究では、パンコムギにおける種子貯蔵タンパク質遺伝子の発現を制御する転写因子を特定し、多重遺伝子の制御機構を解明することを目的とする。さらに、ゲノム編集技術を用いて、転写因子およびグリアジンをコードする複数の遺伝子の同時改変を行う。このアプローチにより、従来の育種法では得られなかった低アレルゲン化した小麦粉を産生できる系統の作出を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
In wheat, gliadins are seed storage proteins and major components of gluten in flour. The copy number of genes encoding gliadins is particularly high, and some of these proteins are allergenic. We previously reported that the expression of the multiple genes is independently regulated in seed developmental stage. In this study, CRISPR/Cas9 genome editing technique was applied to identify transcription factors that regulate the expression of each gliadin gene. In addition, genome editing of candidate transcription factors, namely SPA and SHP, was performed to establish hypoallergenic wheat lines. Since we could not obtain mutant lines by introducing Cas9 and gRNA RNPs, we conducted the experiment by introducing plasmid vectors into immature embryos using the particle delivery system. As a result, lines with mutations in three homoeologous genes were obtained in SPA, however no mutant line was obtained in SHP. Conditions for increasing genome editing efficiency need to be determined.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
コムギは重要作物であるが、アレルギーや自己免疫疾患の原因として問題となる。コムギでもゲノム編集技術が使えるようになったが、アレルギーの原因となるグルテンタンパク質をコードする遺伝子はゲノム中で高度に重複して存在するため、個別にゲノム編集することは現実的でない。本研究では、転写因子のゲノム編集により包括的に多重遺伝子の発現制御を行うことで、低アレルゲン小麦系統作出に向けた方略を提案できると考える。
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Report
(5 results)
Research Products
(8 results)
