2015 Fiscal Year Research-status Report
油糧作物カメリナを用いた新しい油脂生産強化システムの構築
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15K07095
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
藤木 友紀 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (00414011)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 油糧作物 / カメリナ / シロイヌナズナ / 種子貯蔵タンパク質 / 種子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
油糧作物の種子では貯蔵タンパク質と油脂の貯蔵スペースが競合していることから、貯蔵タンパク質の削減によって油脂含量を増やせると期待されてきた。しかし、一般に種子貯蔵タンパク質の削減は困難であり、油脂生産強化を目指した分子育種への応用が課題となっていた。代表者は種子貯蔵タンパク質の構成がシンプルなシロイヌナズナに着目し、貯蔵タンパク質12Sグロブリンの遺伝子破壊により油脂含量及び地上部のバイオマスが増大することを見出した。本研究では、油糧作物のモデル植物カメリナにこの手法を応用し、次世代のバイオリソースにふさわしい新たな油脂生産システムの構築を目指す。
１.カメリナ種子貯蔵タンパク質遺伝子の発現抑制株
カメリナから12Sグロブリンのホモログ遺伝子を2種類クローニングし、CaMV 35Sプロモーターまたはクルシフェリンプロモーターを用いてRNA干渉用ベクターを作成した。人工気象室でカメリナを栽培し、アグロバクテリウムを介した花序浸し法により形質転換を数度行った。年度の前半は、主たる実験を共同研究先の韓国ポハン工科大学Lee教授の研究室に滞在して行った。屋内でのカメリナ栽培条件が最適化されておらず、地上部の生育が悪くて種子収量も低く、形質転換効率は低かったと予想される。埼玉大学では引き続き植物の栽培条件や形質転換の条件検討などを行った。
２.カメリナ種子登熟期における種子貯蔵タンパク質遺伝子の発現パターン解析
開花後の胚を経時的にサンプリングし、種子登熟過程でカメリナ12Sグロブリン遺伝子の発現をRT-PCRにより比較したところ、遺伝子間で発現パターンに若干の違いが見られた。ただ、この実験結果は胚のサンプリング方法の違いによる影響も受けることが分かり、12Sグロブリンが種子成熟のどのタイミングで発現誘導されるのか、追試実験が必要である。
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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
カメリナの12Sグロブリン遺伝子の発現抑制をめざしてRNA干渉用ベクターを作成し、花序浸し法によりカメリナへの形質転換を数度行った。当初、共同研究先のポハン工科大学の温室で植物栽培を行ったが、季節により日照不足や病害などが出て植物の栽培条件が最善ではなかった。その後、埼玉大学で植物の栽培環境は改善された。
また、最初に作成したRNA干渉用ベクターは、薬剤耐性（カナマイシンまたはハイグロマイシン）を利用して遺伝子組換え体を選抜するシステムであったが、カメリナは種子が大きく、無菌的に大量の種子を寒天培地に蒔いて形質転換体を選抜するのは手間であった。このため、大量の種子をスクリーニングすることができず、この方法ではまだ形質転換体は得られていない。そこでより簡便に形質転換体を選抜するため、種子特異的に赤色蛍光を発するプラスミドを入手し、12Sグロブリン遺伝子のRNA干渉用プラスミドを再構築した。このベクターを導入された形質転換体は蛍光実体顕微鏡で容易にスクリーニングできるので、次年度には遺伝子組換え体を選抜できると期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
１.カメリナ種子貯蔵タンパク質の発現抑制株の作出を継続する。
２.シロイヌナズナ12Sグロブリン三重変異体に、油脂合成関連遺伝子DGAT1を過剰発現させた株で、相乗的な油脂生産強化を検証する。今年度の油脂解析では植物の栽培条件の違いにより種子の油脂含量にばらつきが見られた。鉢の大きさ（植物個体の生育を左右する）等を変えて栽培をやり直したうえで油脂の定量解析を行いたい。
３.シロイヌナズナ12Sグロブリン変異体において分枝の促進が起こる分子メカニズムの解明も本研究の課題の一つである。今年度は、分枝が起こる時期に植物体の葉、茎の根元などをサンプリングした状態で中断しているので、RT-PCR法により分枝の制御に関わる遺伝子発現の発現解析を再開する予定である。
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| Causes of Carryover |
年度末に購入予定だった試薬が海外発注となり納入が年度内に間に合わなかったため、実験予定を少し後ろにずらして新年度に実施することにした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
購入予定だった試薬を速やかに入手して、予定していた実験を再開する。次年度使用額は少額であるため、基本的な実験計画は当初と変更なく進める予定である。
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Research Products
(4 results)
