2021 Fiscal Year Annual Research 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 – 2022-03-31
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| Keywords | 植物ミトコンドリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、植物ミトコンドリアゲノムの編集技術であるmitoTALENを用い、これによっておこるDNA二重鎖切断とミトコンドリアゲノムの高次構造変化を引き起こし、キメラ遺伝子の創出と細胞質雄性不稔性を持つ植物の創出を行うという試みである。多数のゲノム編集植物体を効率的に取り扱うために、モデル植物シロイヌナズナを用いることにしたが、そもそも植物ミトコンドリアゲノム編集はイネとナタネで成功したが、シロイヌナズナでは初めてであり、これに成功することができた。この時に標的としたのは、初めて細胞質雄性不稔原因遺伝子以外の通常遺伝子、ATPase 6遺伝子であり、シロイヌナズナでは2コピー存在するため、この冗長性により、片方の破壊は生存可能だが二重変異は不可能であることを明らかにした。また、CMSの原因遺伝子はキメラ遺伝子であることが多く、複数の植物種でそのCMS遺伝子の一部がATPase6の一部配列を持つ、もしくは共転写することが知られているため、ここに狙いを定め、200系統以上のミトコンドリアゲノム編集植物を作成に成功したが、残念ながら明確な雄性不稔系統を得ることができなかった。しかしながら、母性遺伝する矮性、叢性など興味深い（おそらく世界初のものを含む）ミトコンドリアゲノム変異体が多数得られたため、現在不明点の多い、植物ミトコンドリアゲノムの性質を調べるための遺伝学実験材料を得ることができた。この過程で、植物に応じた、効率の高い植物ミトコンドリアゲノム編集方法の改良ができ、これも日本が先導する技術をさらに発展させることができたため、大きな成果だと考えている。
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[Journal Article] A glossary of plant cell structures: Current insights and future questions2021
Author(s)
Kang Byung-Ho、Anderson Charles T、Arimura Shin-ichi、Bayer Emmanuelle、Bezanilla Magdalena、Botella Miguel A、Brandizzi Federica、Burch-Smith Tessa M、Chapman Kent D、D?nser Kai、Gu Yangnan、Jaillais Yvon、Kirchhoff Helmut、Otegui Marisa S、Rosado Abel、Tang Yu、Kleine-Vehn J?rgen、Wang Pengwei、Zolman Bethany Karlin
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Journal Title
The Plant Cell
Volume: 34
Pages: 10～52
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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