2019 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of flowering and other biological effects of genome editing on poplar trees
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17K07856
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| Research Institution | Forest Research and Management Organization |
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Principal Investigator |
西口 満 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (80353796)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮澤 真一 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (10578438)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ゲノム編集 / ポプラ / CRISPR/Cas9 / 花成 / バイオマス / 光合成 / アミノ酸 / 遺伝子発現 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、ゲノム編集技術の一つであるCRISPR/Cas9法によってポプラ（Populus nigra）の花成抑制遺伝子と考えられるPnTFL1遺伝子およびPnFTL3遺伝子に変異を起こし、遺伝子の機能を失ったゲノム編集ポプラを材料に用いて、ゲノム編集の影響を明らかにすることを目指した。ゲノム編集していない普通のポプラは、長日条件（明期16時間、暗期8時間）で育てても花は咲かない。しかし、ゲノム編集ポプラは長日条件で花が咲き（花成）、短日条件（明期9時間、暗期15時間）では花成しなかった。毎年、ゲノム編集ポプラの茎を切断して挿し木を行い新しい個体を育てたところ、花成の性質は2016年以降４年間にわたり維持されていた。成長特性を明らかにするため樹高を測定したが、花成による茎の伸長停止や多数の萌芽枝の伸長のため、樹高の測定値は極めて雑多であり比較は困難だった。一方、バイオマス（乾燥重量）については、ゲノム編集ポプラは普通のポプラよりも茎および葉のバイオマスが小さい傾向にあり、花成により茎の伸長や葉の大きさが抑制されたためと考えられた。光合成能力については、ゲノム編集ポプラと普通のポプラで葉のCO2固定速度に有意な差は無かった。窒素代謝への影響を調べたところ、ゲノム編集ポプラは普通のポプラに比べて葉面積あたりのグルタミン酸の量が多い傾向にあったが、アスパラギン酸および他の18種のアミノ酸については違いが認められなかった。遺伝子発現への影響を明らかにするため、花成に関わる花芽分裂組織決定遺伝子（LFY、AP1-1、AP1-2）の発現を調べた。LFYの発現は検出できなかったが、AP1-1とAP1-2は検出できた。ゲノム編集ポプラのAP1-2の発現量は普通のポプラよりも高い傾向を示し、花成にはAP1-2遺伝子の発現増加が影響している可能性が示された。
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