形質転換効率の品種間差の解消に関する研究

Research Project

Project/Area Number	19KK0390
Research Category	Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
Research Institution	University of Tsukuba
Principal Investigator	野中聡子筑波大学, 生命環境系, 助教 (50580825)
Project Period (FY)	2020 – 2023
Project Status	Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥15,210,000 (Direct Cost: ¥11,700,000、Indirect Cost: ¥3,510,000)
Keywords	形質転換効率 / メロン / ゲノム編集技術 / 染色体置換系統 / 形質転換 / 再分化 / 遺伝学的解析 / アグロバクテリウム / スーパーアグロバクテリウム / 品種間差 / 遺伝解析
Outline of Research at the Start	形質転換効率における品種間差は、植物分子育種や遺伝子機能解析において解決すべき重要課題の一つである。申請者は、基課題において形質転換効率の品種間差の解消を目指し次世代型スーパーアグロバクテリウムの開発に取り組んでいる。本申請課題では、スペインのGarcia-Mas博士とHernandez博士ともに、形質転換効率における品種間差の解消を目的とし、基課題で開発した次世代型スーパーアグロバクテリウムの評価と形質転換効率の品種間差の遺伝学的解明に取り組む。
Outline of Annual Research Achievements	形質転換技術は、植物種により利用が難しいものもある。また、形質転換が可能とされるメロン、トマト、イネ、ムギなどにおいても品種により形質転換効率が大きくことなり、形質転換効率がかなり良く難しさを感じないものから、形質転換効率が極めて低く、形質転換個体がほとんど取れないものまである。現在、新しい育種技術として注目を集めているゲノム編集技術については、形質転換技術の利用が一般的であり、最も取り掛かりやすい。一方で、「形質転換効率の品種間差」があることが、形質転換を介したゲノム編集技術の育種利用の律速になっている。本研究では、形質転換効率の品種間差の要因を探索し、その解消を目指す。申請者は、先行研究で、形質転換効率の品種間差を解消するアグロバクテリウム(スーパーアグロバクテリウム)の開発していた。このアグロバクテリウムは、形質転換の第一ステップであるT-DNAの挿入を促進するものである。トマト、トルバム、野生スイカ、リンドウなどで効果が認められていた。日本のメロン品種の親系統として広く使われているアールスフェボリット春系3号(網メロン)へスーパーアグロバクテリウムが有効か調査したところ、スーパーアグロバクテリウムの利用でも形質転換を可能にすることができなかった。第一ステップ以降、T-DNAのゲノムへの挿入、再分化などのステップに形質転換効率を左右させる因子があると考えるに至った。共同研究者の研究室では、メロン品種 ‘Vedrantais’(イボメロン)では形質転換が可能である一方で、’Piel de Sapo’（冬メロン）では形質転換がかなり難しいことが経験的に知られていた。また、'Piel de Sapo'の染色体の一部を'Vedrantais' で置き換えたアイソジェニック系統群を開発していた。そこでこれを利用して形質転換に関連する因子の探索を開始した。