Updating of the artificial 'sports' breeding techniques using grafting

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K05567
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 葛西 厚史 弘前大学, 農学生命科学部, 研究機関研究員 (80633982)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 接ぎ木 / エピゲノム編集 / RdDM

Outline of Annual Research Achievements

申請者らは “接ぎ木” 栽培技法と “RNAの篩管長距離輸送性” を活用した世界初のイノベーション育種技術「接ぎ木を利用したエピゲノム編集体獲得法」を開発した。実用化に向けた技術改良として３つの課題について検討した。
①エピゲノム編集の効率化　DNAメチル化誘導への関与が知られている24 nt siRNAsを優先的に産生させるコンストラクトを構築し、穂木として使用しているsiRNA（small interfering RNA）供与体にさらに形質転換を行い、改良siRNA供与体の作出を行った。作出した改良siRNA供与体についてsmall RNA seqを実施し、標的領域由来のsiRNAをサイズごとに分類したところ、元のsiRNA供与体と比べ24 nt siRNAがおよそ1.5倍程度増加していることを明らかにした。
また、外来遺伝子を用いたモデル系を利用して、接ぎ点直下から維管束に沿った細胞においてもメチル化誘導による転写抑制した表現型の発動を確認した。新たな知見としてエピゲノム編集を発動させるには、穂木・台木の太さをそろえるなど接ぎ木を効率的に行う必要があると判明した。
②汎用的活用化　一つのsiRNA供与体で複数の品種に対してメチル化度の上昇を誘導することが可能かという汎用性について調査するにあたり、5種類の栽培品種について根からの再分化を実施し、すべての品種において根からの再分化体を獲得できた。
③適用植物種の拡張－リンゴへの応用－　本技術の適用植物種の拡張のため、木本植物の果樹リンゴ（Malus×domestica）への応用を試みた。外来遺伝子を用いたモデル系確立のために穂木とするsiRNA供与体の作出を様々な品種・台木系統などで進めた。さらに、リンゴでの根からの再分化及び培養を経ず植物体の根から直接「ひこばえ」を誘導する技術を確立した。