2023 Fiscal Year Annual Research Report
Isolation of a safe and eco-friendly cultivar in Lentinula edodes by developing new genome editing technologies
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22H00380
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
本田 与一 京都大学, 農学研究科, 教授 (70252517)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 利次 北見工業大学, 工学部, 教授 (00390881)
入江 俊一 滋賀県立大学, 環境科学部, 教授 (30336721)
河内 護之 京都大学, 農学研究科, 特定准教授 (70771294)
中沢 威人 京都大学, 農学研究科, 助教 (80608141)
上辻 久敏 岐阜県森林研究所, 森林資源部, 研究員 (90455527)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | きのこ / ゲノム編集 / シイタケ / ポストハーベスト / 高温耐性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、食用担子菌シイタケを材料とし、遺伝子組換えに当たらない新しい安全性の高いゲノム編集技術を開発して、環境に優しい新しい品種の開発を目指している。具体的には、持続可能で環境に優しい農業の確立を目指し、外来DNAの残留のないゲノム編集技術の確立を目指すと共に、ポストハーベス性能の改善や高温耐性株の育種、さらに胞子を作らないシイタケを育種して遺伝子汚染問題の解決策の実用化を目指す。本年度も引続き、シイタケの栽培現場における環境負荷の状況や菌株特性のニーズの把握のため、岐阜県のキノコ生産現場の調査を実施した。また、研究の基盤技術となるシイタケへの分子育種技術の導入について検討し、良好な結果を得た。より詳細には、ヒラタケの系をモデルとして開発してきたCRISPR/Cas9によるゲノム編集を導入するため、シイタケ菌糸体を細胞壁溶解酵素で処理しプロトプラストを作成した。ここにCas9タンパク質とガイドRNAをコードする組換えプラスミドおよび標的部位の上流下流領域に挟まれたマーカー遺伝子を持つドナー配列を同時に、形質転換導入した。マーカー遺伝子の働きにより選抜された組換え体について、PCRで染色体上の遺伝子挿入位置の確認を行い、遺伝子ターゲティングが起きていることを確認し、査読付き論文として国際誌に発表を行った。また、この基盤的技術を研究組織内で共有し、各分担者による研究推進を加速するため、彦根市で若手研究者を集めた技術講習会を開催した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
食用担子菌類の中でも、シイタケは生産量が多く市場価値も高い。一方で、遺伝学的な解析を行う際には、他のモデルとなる種とは異なり、菌糸成長の遅さや、プロトプラスト化の難しさ、遺伝子導入効率の低さなど実用菌ならではの困難が多い。そのような状況の中で、昨年度世界で初めてゲノム編集とそれに続く相同組換えに成功し論文化を行った。本年度は引続き、この技術を用いた遺伝子ターゲッティング系の実用化にこぎつけることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度達成したシイタケ菌株におけるCRISPR/Cas9によるゲノム編集系を利用した遺伝子ターゲッティング系を用いた分子育種を進める。また、より安全性の高いゲノム編集技術の導入を目指して、外来DNAを用いない方法の検討を進める。さらに高温耐性遺伝子について情報収集を進めるほか、他の担子菌で明らかになってきた胞子形成に重要な働きをする遺伝子のホモログをシイタケでクローン化し、遺伝子破壊する実験についても、順次進めていく予定である。
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