2019 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of genome editing technology in a tropical crop, cassava, that feeds 1 billion people worldwide
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16K14832
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
関 原明 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (80281624)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | キャッサバ / ゲノム編集 / 澱粉枝作り酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、CRISPR/Cas9システムをキャッサバに導入し、キャッサバにおける植物ゲノム編集システムの基盤確立を目指す。pCaMV35S:gRNA-pPcUbi:Cas9（方法１）およびpCaMV35S:gRNA-pCaMV35S:Cas9（方法２）のベクターを用いて、キャッサバ澱粉枝作り酵素1（SBE1）遺伝子のゲノム編集を行った。形質転換体は脇芽からカルス誘導後、アグロバクテリウム法により作成された。再分化個体由来ゲノムDNAを鋳型として、ゲノム編集領域をクローニング後、DNAシーケンスと制限酵素処理によりゲノム編集効率を調査した。（方法１）のゲノム編集効率は38.9％（48の再分化系統の内、19系統でSBE1遺伝子が編集された）であるのに対して、（方法２）の効率は12.1％（96の再分化系統の内、12系統でSBE1遺伝子上が編集された）であった。ゲノム編集効率の高かった（方法１）に焦点を絞り、両アリルまたは片アリル変異かどうか詳細に解析した。結果として、19系統から3系統の両アリル変異体と3系統の片アリル変異体を選抜した。ゲノム編集によりSBE1タンパク質が欠損しているかどうかを判定するため、葉と塊根から可溶性タンパク質を抽出後、Nativeゲル上での澱粉枝作り酵素活性測定を行った。野生株のキャッサバの葉からは2つのSBE活性バンドが検出され、ゲノム編集されたラインでは移動度の早い活性バンドの喪失が観察された。SBE1遺伝子を標的としたRNAiラインを用いた結果も同様であった。また、ゲノム編集パターンと澱粉枝作り酵素活性強度との間に相関性が認められた。ゲノム編集ラインやSBE1のRNAiラインの塊根から澱粉を抽出後、アミロペクチン鎖長分布解析を行った結果、アミロペクチンのA鎖、B1鎖に相当するグルコース重合度24以下の割合に影響を示した。
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[Journal Article] Cassava breeding and agronomy in Asia -50 years of history and future directions-2020
Author(s)
Malik A.I, Kongsil P, Nguyen VA, Ou W, Sholihin, Srean P, Sheela MN, Lopez-Lavalle LAB, Utsumi Y, Lu C, Kittipadakul P, Nguyen HH, Ceballos H, Nguyen TH, Gomez MS, Aiemnaka P, Labarta R, Chen S, Amawan S, Sok S, Youabee L, Seki M, Tokunaga H, Wang W, Li K, Nguyen HA, Nguyen VD, Ham LH and Ishitani M
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Journal Title
Breed. Sci.
Volume: 70
Pages: 145-166
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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