2022 Fiscal Year Annual Research Report
作物栽培モニタリングに利用可能な情報ディスプレイ化した葉を持つ新規GM植物の開発
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21K19109
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 栄 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (80397017)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | GM植物 / 画像データ / フラボノイド色素 / プロモーター / モニタリング / センサ / ストレス処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，病害虫被害や生理障害に対する超早期防除対策が可能になる，情報表示ディスプレイ化した葉を有するGMバイオセンサー植物の開発を目的とした．このGM植物は収穫対象ではなく，各種センサ機器と同等な生物センサとして生産地に一定間隔で栽培することを想定している．将来的に本研究は，AI技術と融合させ様々な分野で利用できる葉のディスプレイ化技術へも発展可能である．
初年度）植物の病傷害ストレス応答に関する遺伝子のプロモーターをセンサとして利用するため，その候補としてシロイヌナズナ由来AtDJ-1遺伝子(抗酸化タンパク質)のプロモーター配列2kbpを用いた．このプロモーターでシロイヌナズナ由来のアントシアニン生合成経路の転写促進遺伝子(Atpap1)を制御することで，ストレス処理後にアントシアニン色素により緑色葉が赤色に変化するかを検証した．また，センサプロモーターの活性が低いことを想定し，転写活性化因子VP16またはVP64のAtpap1への結合を試みた．モデル植物のタバコに遺伝子導入し，UV，葉への過剰水分，葉の切断，コナジラミ(害虫)の接触，葉への塩酸塗布などの処理を行なった結果，転写活性化因子を追加しない場合，過剰水分のみで葉の赤色化が観察された．一方，VP64区では，葉への過剰水分処理でのみ葉の赤色化が観察され，VP16区では全ての処理区で葉の赤色化が観察された．
最終年度）AtMPK2(アブシジン酸応答など)およびAtNGA3(乾燥ストレスなど)遺伝子のプロモーター配列約２Kbpについて，VP16を追加し同様の検証を行なった．その結果，AtMPK2プロモーターを用いた場合，各種ストレス処理後も着色変化はほとんどなかった．一方，AtNGA3プロモーターを用いた場合，遺伝子導入を行う際の葉片からの再分化時から不定芽の赤色化がみられ，植物体への再分化も困難であった．
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