2022 Fiscal Year Annual Research 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。ミトコンドリアゲノムのドナーとしてこれまでは近縁野生種などが利用されてきた。本研究では、普通の栽培イネ品種もミトコンドリアゲノムに細胞質雄性不稔性を発現できる潜在遺伝子を隠し持っており、核ゲノムに制御遺伝子(=稔性回復遺伝子)を合わせ持っているために顕在化しないが、この稔性回復遺伝子を破壊すれば、細胞質雄性不稔性が顕在化すると考えた。標準的な「普通の栽培品種」から、価値の高い「CMS系統」を生み出す新システムを、ゲノム編集を駆使して開発することを目的としている。
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。TG-CMSのCMS関連ミトコンドリア遺伝子候補としてorf288を同定した。O. glaberrimaのCMS系統についてorf288のノックアウトを試みたが、O. glaberrimaの形質転換は極めて困難であり形質転換体が得られなかった。そのため、令和4年度から台中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の作用を特定する新規の取り組みを開始した。今後戻し交雑を進めてもCMSを示さなければorf288がCMS原因遺伝子であることを証明できると期待している。
稔性回復遺伝子候補として、３個のPPR遺伝子に絞り込み、それぞれ単独で、あるいは複数同時にノックアウトするためのCRISPR-Cas9バイナリーベクターを構築して、T65に遺伝子導入を開始した。今後CMS系統を作出できることが期待される。
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| Remarks |
本研究の成果を発表した口頭発表に対し、学生優秀発表賞が授与された。発表演題は「台中65号の細胞質およびアフリカイネの核を持つTG-CMSの原因遺伝子解析とその稔性回復様式の調査」（2022/9/11-12）
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Research Products
(7 results)
