| Project/Area Number |
20H05680
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Broad Section F
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
TSUTSUMI Nobuhiro 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (00202185)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有村 慎一 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (00396938)
風間 智彦 九州大学, 農学研究院, 准教授 (30431464)
高梨 秀樹 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任准教授 (60707149)
寺地 徹 京都産業大学, 生命科学部, 教授 (90202192)
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| Project Period (FY) |
2020-08-31 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥198,380,000 (Direct Cost: ¥152,600,000、Indirect Cost: ¥45,780,000)
Fiscal Year 2024: ¥24,700,000 (Direct Cost: ¥19,000,000、Indirect Cost: ¥5,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥28,990,000 (Direct Cost: ¥22,300,000、Indirect Cost: ¥6,690,000)
Fiscal Year 2022: ¥30,030,000 (Direct Cost: ¥23,100,000、Indirect Cost: ¥6,930,000)
Fiscal Year 2021: ¥52,390,000 (Direct Cost: ¥40,300,000、Indirect Cost: ¥12,090,000)
Fiscal Year 2020: ¥62,270,000 (Direct Cost: ¥47,900,000、Indirect Cost: ¥14,370,000)
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| Keywords | ミトコンドリア / ゲノム編集 / CMS / 細胞質雄性不稔 / オルガネラ / ミトコンドリアゲノム / ミトコンドリアゲノム育種 / 植物ミトコンドリア / 品種改良 / ミトコンドリアゲノム編集 / オルガネラゲノム編集 |
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| Outline of Research at the Start |
植物ミトコンドリア (mt) ゲノムはエネルギー生産に必須の遺伝子や重要農業形質 の原因遺伝子等をコードしているため, 基礎科学的にも農業生産的にも重要な研究と改変の対象であるにもかかわらず, これまでゲノム改変技術が不在であったため, 手つかずの最後のゲノムとしてとり残されていた. 本研究では, 我々のグループが近年開発した植物mtゲノム改変技術を活用し, mtゲノム遺伝の基礎的性質を明らかにし, またmtゲノム改変集団を通じて育種応用の潜在性検証と重要農業形質に関与する遺伝子の同定を行い, 世界に先駆けてmtゲノム育種基盤の開拓を目指す.
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we developed organelle genome editing technologies for plant mitochondria and chloroplasts, enabling precise gene knockouts and base editing. By applying mitoTALEN and TALECD technologies, we successfully identified and disrupted cytoplasmic male sterility (CMS)-associated genes such as orf352 in rice and orf218 in eggplant. Furthermore, chloroplast genome base editing allowed the introduction of agronomically beneficial traits such as herbicide resistance. These advances provide a new foundation for crop improvement and plant reproductive biology.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は、植物ミトコンドリアおよび葉緑体といったオルガネラのゲノム編集を高精度に実現し、育種上重要な細胞質雄性不稔性の分子機構解明や原因遺伝子の直接改変技術を確立した点で学術的に画期的である。また、葉緑体ゲノムの精密な一塩基改変による除草剤耐性導入にも成功し、「オルガネラゲノム編集育種」という新しい流れを作り出した。これらの成果は、F1品種安定生産や効率的な品種改良実現、農薬使用量と環境負荷低減といった持続可能な農業への貢献が期待される。植物オルガネラゲノム編集技術は、他の種や遺伝子にも応用可能であり、基礎研究から応用展開まで幅広い波及効果と、国際的にも高い学術的・社会的意義を有する。
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| Assessment Rating |
Ex-post Assessment
A: 期待どおりの成果があった
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Assessment Rating |
Interim Assessment
A+: 想定を超える研究の進展があり、期待以上の成果が見込まれる
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