Simultaneous expression system of herbicide-metabolizing genes key to the expression of multiple-herbicide resistance in E. phyllopogon
| Project/Area Number |
23K23612
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| Project/Area Number (Other) |
22H02347 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39040:Plant protection science-related
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology (2024)
Kyoto University (2022-2023) |
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Principal Investigator |
岩上 哲史 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (00761107)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
権藤 崇裕 宮崎大学, フロンティア科学総合研究センター, 助教 (10437949)
赤木 剛士 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (50611919)
宮下 正弘 京都大学, 農学研究科, 准教授 (80324664)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
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| Keywords | 除草剤 / 抵抗性 / 雑草 / P450 / ゲノム / タイヌビエ / 解毒代謝 / 形質転換 |
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| Outline of Research at the Start |
除草剤の解毒代謝能が向上した雑草は多様な除草剤に抵抗性を示すことが多く、食料生産の脅威となる。申請者は強害雑草タイヌビエの多剤抵抗性を解析し、多様な除草剤を解毒代謝する酵素遺伝子の一斉高発現が多剤抵抗性を引き起こすことを明らかにしている。本研究では、ゲノムの解読やタイヌビエにおける遺伝子組換え系の確立により、一斉高発現をもたらす原因因子を同定する。さらにこの遺伝子発現制御系の内生機能を明らかにして、多剤抵抗性発現の本質的な理解を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）タイヌビエゲノムの解読について、これまでの研究でシーケンス自体は完了していたものの、アセンブルについて改善の必要があった。ダウンサンプリングや交雑後代のddRADリードを利用してscafoldingし、大部分の染色体についてテロメア・トゥ・テロメアレベルの精度で解読することに成功した。構造アノテーションについても実施し、原因遺伝子単離に向けたゲノム基盤を構築することができた。交雑後代について、ddRAD-seqによる遺伝子型の決定と除草剤感受性の評価から、候補遺伝子領域を1 Mbpの範囲に絞り込むことができた。
（２）多様な組織からRNAを抽出し、RNA-seq解析を実施した。得られたリードを用いて共発現解析を実施し、抵抗性を引き起こすP450遺伝子と共発現性の高い転写因子を同定した。遺伝子の機能解析に向け、P450遺伝子のプロモーター領域と、転写因子のコード領域をクローニングした。本遺伝子は（１）のゲノム領域とは異なる遺伝子座に座乗することから、抵抗性の原因となる遺伝子変異とは直接関係しないと考えられた。
（３）タイヌビエ形質転換敬の構築に向け、タイヌビエのカルスについて形態的特性から３つに分類し、それぞれ再分化効率とパーティクルガンによる遺伝子導入効率を比較した。タイプ１とタイプ２のカルスが細分化効率および遺伝子導入効率が高いことが明らかになった。
（４）P450の内生基質の特定に向け、in vitro実験系の構築に取り組んだものの成功していない。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
P450の内生基質の解析については実施できなかったものの、ゲノムアセンブリーおよびマッピング、RNA-seq解析、形質転換系の構築は計画通り進んだ。
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| Strategy for Future Research Activity |
抵抗性の原因DNA変異の同定に向けて、交雑後代を用いてゲノム領域をさらに絞り込む。P450遺伝子と共発現性の高い転写因子について、dual luciferase法などを用いてP450遺伝子のプロモーターへの結合について評価する。タイヌビエ形質転換については、核ゲノムに外来遺伝子の挿入されたカルスの選抜方法を確立する。タイヌビエ形質転換系が確立すれば、これらの転写因子の過剰発現体やCYPのノックアウト実験を実施する。内生基質の解析についてはメタボローム解析などを検討する。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
