2021 Fiscal Year Research-status Report
Approach toward creating a cytoplasmic male sterility line from a normal cultivar by genome-editing of nuclear genes
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20K21300
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
鳥山 欽哉 東北大学, 農学研究科, 教授 (20183882)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 育種学 / 遺伝学 / 遺伝子 / ゲノム / 植物 / イネ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一代雑種品種の育種に細胞質雄性不稔性(CMS;ミトコンドリアゲノムと核ゲノムの相性が悪く花粉が死滅する現象)が使われている。本研究で用いるCMS系統(TG-CMSと命名)は、 核がアフリカイネのO. glaberrima、 細胞質が台中65号に由来している。 令和３年度は TG-CMSのCMS関連ミトコンドリア遺伝子として同定したorf288をCMS原因遺伝子の有力候補と考え、ミトコンドリアゲノム編集ツールmitoTALENをTG-CMSに遺伝子導入して、orf288のノックアウトすることで稔性回復することを調査することを試みた。しかし、TG-CMSの形質転換が困難であり、ノックアウト個体はまだ作出できていない。代替方法として、台中65号のorf288をノックアウトした個体を作出し、O. glaberrimaを戻し交雑することでorf288がCMS原因遺伝子であることを証明することとした。orf288と相同性の高いorf312を破壊したTA-CMSは稔性回復することを示し、orf288も潜在的CMS遺伝子である可能性を強く示唆することができた。TG-CMSの稔性回復遺伝子候補として同定した３種類のPPR遺伝子をノックアウトして、CMS系統を生み出すことができるかを調査するため、これらのPPR遺伝子をターゲットとしたCRISPR-Cas9ベクターを構築し、台中65号に遺伝子導入した。形質転換植物体を４個体得たが、PPR遺伝子がノックアウトされた個体はまだ得られていない。引き続き、形質転換植物の個体数を増やして調査している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ミトコンドリアのCMS原因遺伝子候補として同定したorf288についてゲノム編集技術mitoTALENを用いて遺伝子破壊し、稔性が回復するか調査するために、TG-CMS 系統の形質転換実験をおこなった。しかし、形質転換植物体がまだ得られていないので、若干遅れていると判断した。
<理由>アフリカイネ(O. glaberrima)のCMS 系統の形質転換実験において、通常の日本型イネの形質転換用プロトコールを用いているが、当初想定したよりもカルスが褐変して枯死するものが多く、形質転換植物体がまだ得られていないため。 解決策として、未熟胚を用いた形質転換法を試みているが、未だ形質転換植物体が得られていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
アフリカイネ(O. glaberrima)の形質転換植物体がまだ得られていないので、R4年度は形質転換用プロトコールの改良などを行い、この実験を強化して行う。 台中65号のorf288をノックアウトした個体に、O. glaberrimaを戻し交雑して得られた個体の稔性を調査する。CMS系統のorf288を遺伝子破壊することで稔性が回復するかを調査する。また、台中65号のPPR遺伝子を破壊することで雄性不稔性を示すかを調査する。また、TG-CMSの稔性回復遺伝子候補として同定した３種類のPPR遺伝子をそれぞれノックアウトするためのCRISPR-Cas9ベクターを構築し、台中65号に遺伝子導入し、CMSが得られるかを調査する。これらを実証できれば、仮説通りに新システムの開発成功となる。
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| Causes of Carryover |
CMS原因遺伝子候補orf288をノックアウトしたO. glaberrima形質転換植物を作出して詳細な解析を行う予定が、O. glaberrima形質転換が困難で作出できなかったので、代替方法として、別途、台中65号のorf288をノックアウトした個体を作出し、O. glaberrimaを戻し交雑した。戻し交雑をおこなっている間、分子遺伝学的解析を行うことができなかったため、次年度使用額が生じた。次年度は、戻し交雑した個体を用いて、ゲノムシークエンス解析や発現解析を１年遅れで行うための費用が必要になり、助成金を利用する計画である。
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Research Products
(8 results)
