Production of marker-free transplastomic plants using complementation of the psbA-deletion mutant

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H02961
• Research Institution: Kyoto Sangyo University
• Principal Investigator: 寺地 徹 京都産業大学, 生命科学部, 教授 (90202192)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桶川 友季 岡山大学, 資源植物科学研究所, 助教 (10582439) ; 木村 成介 京都産業大学, 生命科学部, 教授 (40339122)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 葉緑体形質転換 / psbA / 自律複製型ベクター / タバコ

Outline of Annual Research Achievements

当研究室では、栽培タバコ（Nicotiana tabacum cv. SR1）を用いて葉緑体の組換え系統を多数作出してきた。その中のひとつ、#3-2と名付けた系統は、当研究室で開発した、自律複製型のプラスミドを葉緑体へ導入して得た系統である。この系統の自殖第2代は、極めて特徴的な表現型（若い葉は緑色、葉が古くなるにつれアルビノ化する）を示すことがわかっている。また、このアルビノタバコは葉緑体ゲノム上のpsbAが導入した自律複製型プラスミドへ移行した後、プラスミド自体が脱落したことで、psbAを欠失したことも明らかとなっている。本研究は、このアルビノタバコを材料に、psbAを相補することで白色の葉から緑色の形質転換体を作出することが可能か、またこの現象を利用して抗生物質を用いず組換え体を選抜できないかを検討することを目的とした。
これまで、光化学系IIの活性測定、葉緑体タンパク質の分析、葉緑体の電子顕微鏡観察などアルビノタバコの特徴づけを行い、若い葉はpsbAを欠失しているにもかかわらず緑色であるという観察から、PSII複合体を持たなくてもクロロフィルは合成され得るという新知見を得た。また、相補実験に必須な、psbA全長を持つプラスミドの構築には手間取ったが、大腸菌の菌株を一般的なDH5アルファ株からHST16CR株に変更することで構築可能となった。
しかしながら、葉緑体の形質転換では、実験後に形質転換ベクターの設計に不都合な点が発見され、この方法でpsbAの相補が可能か決着がつかなかった。昨年に引き続き今年度も、葉緑体形質転換ベクターの改良、および（葉緑体ゲノムではなく）核ゲノムへのpsbA導入によるアルビノの相補実験を検討したが、目的とするプラスミドが構築できず、実験のコンセプトを証明するには至っていない。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。