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植物における放射線誘発突然変異のランダム性に関する分子生物学的検証

Research Project

Project/Area Number 19K12333
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 63020:Radiation influence-related
Research InstitutionNational Institutes for Quantum Science and Technology

Principal Investigator

北村 智  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 上席研究員 (80370386)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords突然変異 / 放射線 / フラボノイド
Outline of Research at the Start

本研究では、植物における可視的な指標となるフラボノイド色素を活用して、放射線照射当代における突然変異を簡便に検出し、その変異組織のゲノム解析を行うことで、放射線による突然変異はランダムに発生するのかどうかを検証する。さらに、得られた結果を遺伝子発現データと照合することで、放射線照射時における遺伝子発現状態が突然変異に及ぼす影響を明らかにすることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、植物が合成するフラボノイド色素をマーカーとして、放射線による突然変異のランダム性について検証するとともに、放射線照射当代での突然変異の様相を明らかにすることを目的としている。これまでに、フラボノイド色素合成に着目し、放射線照射当代(M1)が形成する種子で変異形質を検出・比較する系、あるいは、M1植物の葉などの栄養組織で変異形質を検出・比較する系、を構築した。今年度は、研究期間内に確立したM1植物の栄養組織で変異形質を検出する系を用いて、植物育種において汎用されている炭素イオンビームが誘発する突然変異解析を実施した。種子あるいは幼植物の段階で、実際の育種で利用される線量の炭素イオンを照射し、誘発される全突然変異をゲノム解析によって検出した。その結果、同一の線質である炭素イオンビームを同様に照射したにもかかわらず、照射対象となる植物材料の違いによって、突然変異の特徴(特に大規模なDNA構造変化)が大きく異なることがわかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

コロナ禍により照射実験時間が制限されたことに伴い、全体的な研究推進効率が低下したため。

Strategy for Future Research Activity

コロナ禍が落ち着いてきて、従来通りの研究体制及び研究推進効率に戻りつつあるので、計画通りの突然変異解析を進める。

Report

(5 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (8 results) (of which Open Access: 3 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Comparison of mutation frequencies in anthocyanin synthetic genes in irradiated Arabidopsis M1 plants2024

    • Author(s)
      Kitamura Satoshi、Hirata Shoya、Satoh Katsuya、Inamura Rie、Narumi Issay、Oono Yutaka
    • Journal Title

      QST Takasaki Annual Report 2022

      Volume: QST-M-47 Pages: 79-79

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Strategy for detecting genome-wide mutations in mutagenized Arabidopsis plants2023

    • Author(s)
      Kitamura Satoshi, Sato Katsuya, Oono Yutaka
    • Journal Title

      QST Takasaki Annual Report 2021

      Volume: QST-M-39 Pages: 86-86

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] Development of a simple multiple mutation detection system using seed-coat flavonoid pigments in irradiated Arabidopsis M1 plants2022

    • Author(s)
      Kitamura Satoshi、Hirata Shoya、Satoh Katsuya、Inamura Rie、Narumi Issay、Oono Yutaka
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 22467-22467

    • DOI

      10.1038/s41598-022-26989-z

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Detection and characterization of genome-wide mutations in M1 vegetative cells of gamma-irradiated Arabidopsis2022

    • Author(s)
      Kitamura Satoshi、Satoh Katsuya、Oono Yutaka
    • Journal Title

      PLOS Genetics

      Volume: 18 Issue: 1 Pages: e1009979-e1009979

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1009979

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Consideration of conditions for extremely deep sequencing to detect mutations in plant DNA2022

    • Author(s)
      Ono Yutaka, Kitamura Satoshi, Sato Katsuya
    • Journal Title

      QST Takasaki Annual Report 2020

      Volume: QST-M-33 Pages: 77-77

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] Large DNA alterations detected in gamma-ray-irradiated Arabidopsis M1 plants2022

    • Author(s)
      Kitamura Satoshi、Satoh Katsuya、Oono Yutaka
    • Journal Title

      QST Takasaki Annual Report 2020

      Volume: QST-M-33 Pages: 80-80

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] Mutation Detection System for Three Flavonoid Biosynthetic Genes in irradiated Arabidopsis Leaves2021

    • Author(s)
      Kitamura Satoshi, Satoh Katsuya, Hase Yoshihiro, Oono Yutaka, Shikazono Naoya
    • Journal Title

      QST Takasaki Annual Report 2019

      Volume: QST-M-29 Pages: 92-92

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Journal Article] Analysis of Mutation Frequencies on Flavonoid Biosynthetic Genes in Irradiated Arabidopsis plants2020

    • Author(s)
      Satoshi Kitamura, Shoya Hirata, Katsuya Sato, Issay Narumi, Yutaka Ono
    • Journal Title

      QST Takasaki Annual Report 2018

      Volume: QST-M-23 Pages: 75-75

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] シロイヌナズナの複数遺伝子での変異頻度を放射線照射当代で簡便に比較する系の構築2023

    • Author(s)
      北村 智, 平田 翔也, 佐藤 勝也, 稲村 莉英, 鳴海 一成, 大野 豊
    • Organizer
      日本遺伝学会第95回大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] シロイヌナズナの色素合成遺伝子におけるヘテロ性消失を利用した放射線照射当代での突然変異頻度の比較2023

    • Author(s)
      稲村 莉英, 北村 智, 大野 豊, 鳴海 一成, 長谷 純宏
    • Organizer
      日本遺伝学会第95回大会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 照射当代植物の色素合成遺伝子で生じた変異頻度比較法2023

    • Author(s)
      北村 智, 平田 翔也, 佐藤 勝也, 稲村 莉英, 鳴海 一成, 大野 豊
    • Organizer
      QST高崎サイエンスフェスタ2023
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 突然変異を誘発した当代植物におけるゲノム変異検出法の開発2023

    • Author(s)
      北村 智
    • Organizer
      ガンマーフィールドシンポジウム Final
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      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ガンマ線が植物ゲノムへ与える影響を照射当代シロイヌナズナのゲノム解析で見る2022

    • Author(s)
      北村 智, 佐藤 勝也, 大野 豊
    • Organizer
      日本遺伝学会第94回大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ガンマ線照射したシロイヌナズナ種子から育成した照射当代(M1)植物の全ゲノム解析2022

    • Author(s)
      北村 智, 佐藤 勝也, 大野 豊
    • Organizer
      QST高崎サイエンスフェスタ2022
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] シロイヌナズナ種皮形質を利用したガンマ線誘発突然変異のランダム性に関する研究2021

    • Author(s)
      北村 智, 稲村 莉英, 鳴海 一成, 大野 豊
    • Organizer
      QST高崎サイエンスフェスタ2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] シロイヌナズナ種皮に蓄積するフラボノイドをマーカーとした量子ビーム照射当代植物の解析2020

    • Author(s)
      北村 智, 佐藤 勝也, 大野 豊
    • Organizer
      QST高崎サイエンスフェスタ2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] フラボノイド色素をマーカーとした量子ビーム照射当代シロイヌナズナ葉における複数遺伝子の突然変異検出系の開発2019

    • Author(s)
      北村 智, 佐藤 勝也, 長谷 純宏, 大野 豊, 鹿園 直哉
    • Organizer
      QST高崎サイエンスフェスタ2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 世界初!変異処理した植物から、直接、DNA に生じた突然変異を全検出

    • URL

      https://www.qst.go.jp/site/press/20220121.html

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 同一細胞を起源とする生物組織又は生物細胞を選抜する方法、及びその利用2022

    • Inventor(s)
      北村 智, 佐藤 勝也, 大野 豊
    • Industrial Property Rights Holder
      量研
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2022
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2024-12-25  

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