2019 Fiscal Year Research-status Report
Molecular Breeding of next generation Super-Agrobacterium for broad host range
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19K05964
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
野中 聡子 筑波大学, 生命環境系, 助教 (50580825)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 形質転換技術 / アグロバクテリウム / エチレン / GABA / 植物免疫機構 / 植物ーアグロバクテリウム相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、植物への形質転換効率の向上を目指したアグロバクテリウムの改良である。これまでの研究において、アグロバクテリウムを介した形質転換では、アグロバクテリウムを植物へ感染させる際に、植物から発生する植物ホルモンのエチレンや低分子アミノ酸の一つであるγアミノ酪酸(GABA)が遺伝し導入を抑制することが明らかになっている。この結果、形質転換効率を低下させる。これまでに、アグロバクテリウムの感染時に植物から発生するエチレンを抑制するために、エチレン前駆物質であるACCを分解する酵素、ACCデアミナーゼ(AcdS)をアグロバクテリウムに付与した。また、同様にアグロバクテリウムの感染時に植物に高蓄積するGABAを分解する酵素、GABAトランスアミナーゼ(GabT)活性をアグロバクテリウムへ付与した。この結果、それぞれのアグロバクテリウム菌株を用いた場合それぞれ活性のない対象区と比較して遺伝し導入が促進され、形質転換効率が向上した。
さらなる形質転換効率の向上を目指して、今年度はAcdSとGabTの活性を同時に持つアグロバクテリウム菌株を作出し、トマト、エリアンサス、トルバムなどで効果を試した。トルバムでは、遺伝子導入はそれほど促進されなかったものの、トマトやエリアンサスにおいて、遺伝し導入が促進された。また、トマトの形質転換効率を向上させた。AcdS活性およびGabT活性を持たない従来のアグロバクテリウム金株と比較して、形質転換効率が2.5倍程度上昇した。これは本研究で開発したアグロバクテリウムを利用することにより、形質転換効率にかかる労力を72％ほど削減させうると期待できることを示す。
次年度以降は、アグロバクテリウムの感染時に植物から発生するサリチル酸に注目し、これを抑制する能力を付与すること、植物の免疫機構を打破するシステムをアグロバクテリウムへ付与することに取り組む。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019年度までに、アグロバクテリウムの感染時に植物から発生するエチレンと低分子アミノ酸GABAに着目し、それを抑制するアグロバクテリウムを作出し、形質転換効率を向上させることに成功した。この内容を取りまとめて論文を一報発表した。論文取りまとめの作業に時間がかかり、アグロバクテリウムへ植物のサリチル酸発生抑制能力の付与および植物免疫機構打破能力の付与について、進捗が芳しくない。2020年度以降、順次これらに取り組んでいく。また、国際共同研究加速基金に採択いただいているので、海外の共同研究者と協力しながら、研究を加速度的に推進する。
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| Strategy for Future Research Activity |
アグロバクテリウムの感染時に植物から発生するサリチル酸を除去するために、サリチル酸分解酵素遺伝子(NahG)をクローニング、アグロバクテリウムへ導入する。アグロバクテリウム内で活性が維持されるか、測定する。
植物免疫打破タンパク質HopAdおよびAvrPto遺伝子をそれぞれクローニングし、アグロバクテリウムへ導入する。
この際に、これら２つはシュードモナス菌由来であり、シュードモナスの持つタイプ３型分泌系を経由して植物細胞内へ輸送される。一方で、アグロバクテリウムが持つ輸送系はタイプ４型分泌系である。そのままではうまく機能しない可能性もあるので、アグロバクテリウムのタイプ４型分泌シグナルを付与したフュージョンを設計する必要がある。今年度は、フュージョンしたタンパク質の設計とフュージョンさせた後機能することについて、検証する。
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| Causes of Carryover |
今年度は論文を発表したことにより、Plant and Animal Genomicsという大きな国際会議のワークショップでの発表を依頼されることとなった。曽於のため、論文の執筆およびその成果発表に多くの予算と時間を割いた。翌年度分として39万円繰越、翌年は2020年度配分分と合計して１２０万使用し実験を行う。2020年度はクローニングや高底活性など物品費として多く使用する予定である。
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