Development of novel genome editing technology using pearl millet frozen pollen

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19115
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Yoshida Kentaro 京都大学, 農学研究科, 教授 (40570750)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石井 孝佳 鳥取大学, 乾燥地研究センター, 准教授 (80823880)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Keywords: パールミレット / 染色体脱落 / ゲノム編集 / 倍加半数体 / コムギ / 形質転換 / 花粉 / 植物培養

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to develop a novel genome editing method for wheat by exploiting the phenomenon of chromosome elimination through hybridization with frost-tolerant pearl millet pollen and embryo of wheat. We established optimal media and conditions for efficiently obtaining calli from mature pearl millet seeds. We also identified the conditions and media necessary for regeneration from calli, contributing to tissue culture in pearl millet. Furthermore, pearl millet transformation was achieved using in planta particle bombardment. This method allows for obtaining pearl millet pollen carrying gRNA and Cas9 protein necessary for genome editing of wheat.

Free Research Field

遺伝育種

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

パールミレットの完熟種子からの脱分化、再分化可能な良質なカルスを獲得するのに必要な培養条件、カルスからの再分化の条件について新たな知見が本研究によって得られた。また、iPB法によるパールミレットの形質転換技術を確立することができた。これらの技術的な成果は、気候変動による乾燥地域及び高温地域の拡大から、発達した根圏をもち、作物の中でも優れた耐乾燥性と耐暑性を持つパールミレットの組織培養の発展並びに難形質転換パールミレットのゲノム編集技術へと道を開くものである。