Elucidation of the molecular basis of novel disease resistance breeding through the application of epigenetic mutation and its application to multiple crops.

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05596
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39040:Plant protection science-related
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: Kobayashi Issei 三重大学, 研究基盤推進機構, 教授 (90205451)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 病害抵抗性 / エピジェネティクス / DNAメチル化 / ヒストン修飾 / イネ / マイクロプロパゲーション

Outline of Final Research Achievements

We have found that disease-resistant rice plants can be produced by treating rice plants with priming inducers at specific times during the de- and re-differentiation process. In this study, we conducted experiments to reveal the molecular mechanism of epigenetic mutation induction and to demonstrate whether this method can be applied to other plant species. The results showed that the rice lines that acquired resistance had a specific epigenomic pattern and that similar treatments of crops other than rice showed an increase in defence-related genes, confirming epigenetic mutation induction similar to that in rice. These results clarify the molecular mechanism of epigenetic mutation induction and strongly suggest that the method could be extended to multiple plants.

Free Research Field

植物保護科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

世界の人口増加と新興国における畜産物の需要拡大は食料事情の逼迫を招き、2050年までに食料生産を倍増させる必要があるとされている。さらに、地球環境の急激な変化は、生物的・非生物的ストレスを作物に与え、食料生産に対する脅威が一層厳しいものとなっている。したがって、将来の食料確保にはストレス耐性植物の開発が急務であると言える。我々の発見は、エピジェネティック変異を人為的の方向付け、ストレス耐性形質に標的を狙って改善することが可能な世界初の技術であり、特にマイクロプロパゲーションによって苗を生産するバナナのような作物には直ちに本法を適用できることから、今後は本法が爆発的に普及する可能性がある。