| Project/Area Number |
23KJ0759
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 39040:Plant protection science-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鈴木 誠人 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | ウイルス抵抗性 / 宿主因子 / 品種改良 / ランダムスクリーニング / 酵母 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、植物ウイルスの感染に必須な宿主植物タンパク質（宿主因子）が多数同定され、これら因子の機能変異を利用した農作物のウイルス抵抗性品種の育成が期待されている。しかし、宿主因子の機能欠損は植物の生育不良を伴うリスクがある。従って、抵抗性育種においては、①植物の生育を妨げず、②ウイルス抵抗性を発揮するように宿主因子の機能改変を行うことが必要となるが、現状そのような変異を効率的に同定する手法は存在しない。本研究では、宿主因子が酵母内でも機能することを利用し、酵母内で条件①②を同時に満たす変異を選抜可能なデュアルスクリーニング系を確立することで、宿主因子を利用したウイルス抵抗性育種の迅速化を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
農業現場で利用されるウイルス抵抗性品種の多くは、ウイルスの感染に必須な宿主植物タンパク質（宿主因子）にアミノ酸変異を有することが知られる。これらの変異は、①植物の正常な生育に必要な宿主因子本来の機能は維持したまま、②ウイルスタンパク質との結合性低下等によりウイルス抵抗性を発揮する変異（以下、機能型抵抗性変異）であることが示唆されている。従来、機能型抵抗性変異は、抵抗性品種の原因遺伝子をマッピングすることで発見されてきたが、本研究では機能型抵抗性変異の新規創出を目指す。令和5年度は以下の2点を実施した。
1. 酵母デュアルスクリーニング系の構築
条件①②を満たす変異を酵母内で効率的に選抜する新手法「酵母デュアルスクリーニング系」を構築した。系の構築には、機能型抵抗性変異が既知の宿主因子eIF4Eとウイルスタンパク質をモデルに用いた。まず、酵母におけるeIF4Eの機能性試験により条件①の選抜が、酵母ツーハイブリッド法を用いたウイルスタンパク質との結合性試験により条件②の選抜がそれぞれ可能であることを確認した。次に、様々な実験系の検討を通じて上記2種の選抜を融合させた。最後に、本選抜系では野生型のeIF4Eを形質転換した酵母は生存しない一方、機能型抵抗性変異を有するeIF4Eを形質転換した酵母は生存することを確認した。以上より、機能型抵抗性変異を効率的に選抜可能な酵母デュアルスクリーニング系の確立に成功したと考えている。
2. EXA1の4EBM変異体のウイルス抵抗性評価
宿主因子EXA1は、機能欠損変異の導入によりウイルス抵抗性を付与できるが、同時に植物の生育が阻害される点が育種利用上の課題である。そこでEXA1が、主要な宿主因子である翻訳開始因子との相互作用モチーフ4EBMを有することに着目した。EXA1の4EBMにアミノ酸変異を導入したところウイルス抵抗性が発揮され、本変異は条件②を満たすことが示された。本成果は国際学術誌にて発表した。
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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
酵母デュアルスクリーニング系の確立に成功したこと、およびEXA1の4EBM変異体がウイルス抵抗性を有することを解明して論文化したことから、研究は順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和6年度は、人工的にランダム変異を導入したeIF4Eライブラリーに対して酵母デュアルスクリーニング系による選抜を行うことで、機能型抵抗性変異の新規創出を目指す。また、EXA1の4EBM変異体に関して、植物の生育試験や遺伝子発現量解析を通じて条件①を満たすかを調べることで、ウイルス抵抗性品種の育成に向けた実用性を検証する。
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