Production of marker-free transplastomic plants using complementation of the psbA-deletion mutant
| Project/Area Number |
20H02961
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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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 | Kyoto Sangyo University |
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Principal Investigator |
寺地 徹 京都産業大学, 生命科学部, 教授 (90202192)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桶川 友季 岡山大学, 資源植物科学研究所, 助教 (10582439)
木村 成介 京都産業大学, 生命科学部, 教授 (40339122)
山岸 博 京都産業大学, 生命科学部, 教授 (10210345)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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| Keywords | 葉緑体形質転換 / psbA / 自律複製型ベクター / タバコ / 欠失変異体 / アルビノ / 光化学系II / マーカーフリー / 葉緑形質転換 / 葉緑体 / シャトルベクター / 形質転換 |
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| Outline of Research at the Start |
独自に開発した、葉緑体と大腸菌の双方で複製可能な「シャトルベクター」で、タバコの形質転換体を得た。この形質転換体を多数調べたところ、葉緑体ゲノムの一部がベクターに取り込まれる例が認められた。さらにその後代では、ベクターが消失し、結果として、葉緑体遺伝子の欠失変異体が得られた。そこで本研究では、この欠失変異体を活用し、遺伝子の相補によりマーカーフリーな組換え体を得る方法を新たに開発する。また、すでに得られているpsbA遺伝子の欠失変異体を用いて、光合成の電子伝達、光損傷ならびに除草剤耐性における光化学系IIタンパク質D1の構造と機能の相関を調べる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
当研究室では、栽培タバコ（Nicotiana tabacum cv. SR1）を用いて葉緑体の組換え系統を多数作出してきた。その中のひとつ、#3-2と名付けた系統は、当研究室で開発した、自律複製型のプラスミドを葉緑体へ導入して得た系統である。この系統の自殖第2代は、極めて特徴的な表現型（若い葉は緑色、葉が古くなるにつれアルビノ化する）を示すことがわかっている。また、このアルビノタバコは葉緑体ゲノム上のpsbAが導入した自律複製型プラスミドへ移行した後、プラスミド自体が脱落したことで、psbAを欠失したことも明らかとなっている。本研究は、このアルビノタバコを材料に、psbAを相補することで白色の葉から緑色の形質転換体を作出することが可能か、またこの現象を利用して抗生物質を用いず組換え体を選抜できないかを検討することを目的とした。
これまで、光化学系IIの活性測定、葉緑体タンパク質の分析、葉緑体の電子顕微鏡観察などアルビノタバコの特徴づけを行い、若い葉はpsbAを欠失しているにもかかわらず緑色であるという観察から、PSII複合体を持たなくてもクロロフィルは合成され得るという新知見を得た。また、相補実験に必須な、psbA全長を持つプラスミドの構築には手間取ったが、大腸菌の菌株を一般的なDH5アルファ株からHST16CR株に変更することで構築可能となった。
しかしながら、葉緑体の形質転換では、実験後に形質転換ベクターの設計に不都合な点が発見され、この方法でpsbAの相補が可能か決着がつかなかった。昨年に引き続き今年度も、葉緑体形質転換ベクターの改良、および（葉緑体ゲノムではなく）核ゲノムへのpsbA導入によるアルビノの相補実験を検討したが、目的とするプラスミドが構築できず、実験のコンセプトを証明するには至っていない。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(6 results)
