2018 Fiscal Year Research-status Report
Creation of male sterile cytoplasm by plant mitochondrial genome editing
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18K19202
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
有村 慎一 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (00396938)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 植物ミトコンドリア / ゲノム編集 / mitoTALEN |
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| Outline of Annual Research Achievements |
私たちが最近開発した，植物のミトコンドリアゲノム標的遺伝子破壊技術，mitoTALEN法を用いて，ナタネとシロイヌナズナを用いて植物ミトコンドリアゲノムの撹乱と新規雄性不稔個体の創出を狙っている．ナタネについては先行研究で用いた標的配列破壊mitoTALEN発現ベクターを用いて既に複数の形質転換植物体を得ており，そのミトコンドリアゲノム配列の変化をPCRや次世代シークエンスを用いて解析した．その結果，ミトコンドリアゲノムは標的配列部分の欠失を中心に，ゲノム構造の大きな変化がみられた．これによって，新たなキメラ遺伝子創出を期待している．シロイヌナズナについては，mitoTALEN導入によるミトコンドリアゲノム改変は初めてであり，その開発に挑戦した．mitoTALENの設計標的配列によっては，その破壊による致死性が考えられるため，標的遺伝子を二種類，標的部位を計4種類設計し，検討した．また，mitoTALENの発現の場所や量が影響する可能性を考え，プロモーター配列を三種類，mitoTALENの種類（二分子型と一分子型）の組合せ，総24種類のコンストラクトを作製し，これを順次シロイヌナズナの核ゲノムに形質転換した．その結果，2つの遺伝子のうち，1つについては欠失型の配列を採ることに成功したため，まずはモデル植物シロイヌナズナでも初のミトコンドリアゲノム編集/標的遺伝子破壊を行うことに成功することができた．そのほか，活性の高いプロモーター種類の選抜とmitoTALENの二分子型がよいことなどが明らかとなった．
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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
イネ・ナタネともにmitoTALEN法を改良しつつ適用しており，それぞれミトコンドリアゲノム改変株を得ることに成功している．それぞれについて，その個体数を増やしており，当初目的である雄性不稔株スクリーニングの為に十分な植物個体を得るべく選抜を行える道筋がつきつつある．
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| Strategy for Future Research Activity |
あらたに開発に成功したモデル植物シロイヌナズナを用いて，また，その標的破壊が生育不全を示さず，しかしミトコンドリアゲノムの撹乱が可能な標的配列をもつmitoTALENベクターが完成しているため，これを用いてミトコンドリアゲノム撹乱個体を増やしていく．これらを生育させ，種子稔性をみて，不稔のものについて，雄性不稔を確認して選抜していく．
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| Causes of Carryover |
当初の予定では，シロイヌナズナのミトコンドリアゲノム編集技術の開発はもう少し遅れると考えてその遂行と解析に金額のかかるナタネの実験を組み込んでいたが，実験の寄やりやすい前者の開発が進んだため，実験の順序を入れ替えた．
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