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Development of DNA methylation-resistant promoter for long-term stable expression in horticultural plants

Research Project

Project/Area Number 20K21318
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
Research InstitutionRyukoku University (2021-2022)
Osaka Prefecture University (2020)

Principal Investigator

Mishiba Kei-ichiro  龍谷大学, 農学部, 教授 (70390888)

Project Period (FY) 2020-07-30 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
KeywordsDNAメチル化 / 遺伝子導入 / プロモーター / リンドウ / タバコ / レタス
Outline of Research at the Start

研究代表者は組換えリンドウやレタスの解析により、35Sプロモーター配列に特異的なDNAメチル化を伴う発現抑制を見出し、CHH配列の高メチル化を指標にDNAメチル化の誘導に関与する2領域を同定している。本研究では、これら2領域に含まれる配列の検証と改変によるDNAメチル化に対する抵抗性を有するプロモーターの開発を目指す。そこで、DNAメチル化に寄与する配列をリンドウやレタスの核因子との結合能の解析により推定し、候補配列を改変したプロモーターを園芸植物に導入してDNAメチル化の影響を調査する。本研究により、遺伝子導入が困難な植物種や、導入遺伝子の発現が減衰する問題に対する技術革新が期待される。

Outline of Final Research Achievements

This study attempted to elucidate the mechanism of the 35S promoter sequence-specific DNA methylation with the aim of developing a DNA methylation-resistant promoter that stabilises foreign gene expression in non-model plants.
Transgenic gentian and tobacco plant lines with single copies of various modified 35S promoter sequences were generated and analyzed for DNA methylation. The results confirmed the importance of 214 bases within the 35S enhancer region. Furthermore, induction of DNA methylation by loss of transcriptional activity was confirmed in tobacco, where the unmodified 35S promoter did not induce DNA methylation. These findings suggest a common mechanism of DNA methylation induction between the two species and provide an important stepping stone for the development of the DNA methylation-resistant promoter.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

35Sプロモーターはモデル植物で広く利用されている一方で、一部の植物種では期待通りに高発現せず、一定期間後に発現が減衰することが知られている。形質転換が困難な植物種では、潜在的に選抜マーカー遺伝子のDNAメチル化による発現抑制が生じることも指摘されている。このような問題を解決するために、本研究ではDNAメチル化の遮断により遺伝子発現の減衰を防ぐ、という発想に基づいた、DNAメチル化抵抗性プロモーターの開発を目指している。本研究で得られた知見は、外来遺伝子導入における技術革新や、高等植物がウイルスなどの外来のDNA配列に対して、ゲノムの恒常性を維持するための知見獲得につながると考えている。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2022 2020 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (1 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Genetic engineering of eggplant accumulating β-carotene in fruit.2020

    • Author(s)
      Kei-Ichiro Mishiba, Kae Nishida, Naoto Inoue, Tomoya Fujiwara, Shunji Teranishi, Yuji Iwata, Satomi Takeda, Nozomu Koizumi
    • Journal Title

      Plant Cell Reports

      Volume: 39 Issue: 8 Pages: 1029-1039

    • DOI

      10.1007/s00299-020-02546-8

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] β-カロテンを果実に蓄積させた遺伝子組換えナス2022

    • Author(s)
      三柴啓一郎、西田佳永、井上直人、藤原知也、寺西俊滋、岩田雄二、山本涼平、竹田恵美、小泉望
    • Organizer
      日本植物バイオテクノロジー学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Book] ひとりではじめる植物バイオテクノロジー入門 組織培養からゲノム編集まで2022

    • Author(s)
      田部井豊、七里吉彦、三柴啓一郎、安本周平
    • Total Pages
      413
    • Publisher
      国際文献社
    • ISBN
      9784910603032
    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Research-status Report
  • [Remarks] 植物育種学研究室ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/ru-plant-breeding

    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-08-03   Modified: 2024-01-30  

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