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Establishment of new genome editing technology with higher versatility and practicality in trees.

Research Project

Project/Area Number 20H03037
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 40010:Forest science-related
Research InstitutionForest Research and Management Organization

Principal Investigator

Nishiguchi Mitsuru  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (80353796)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 宮澤 真一  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (10578438)
上野 真義  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (40414479)
遠藤 真咲  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 上級研究員 (40546371)
田原 恒  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (70445740)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
KeywordsCRISPR/Cas9 / Cryptomeria japonica / Eucalyptus camaldulensis / ゲノム編集技術 / スギ / 非遺伝子組換え / 木本植物 / ユーカリ / 遺伝子組換え / ゲノム編集 / 樹木 / 遺伝子
Outline of Research at the Start

本研究では、遺伝子改変技術の一つであるゲノム編集技術を樹木で利用しやすくするための技術を開発する。ゲノム編集技術は生物の狙った遺伝子だけを改変できることから、遺伝子機能の解明や品種改良などへの応用が進められている。しかし、ゲノム編集技術は先端的かつ発展途上な技術であるため、解決すべき課題も多い。ゲノム編集技術の汎用性や実用性を高め、樹木への利用を進めるために、①ユーカリのゲノム編集技術の開発、②遺伝子組換えゲノム編集樹木から非組換え型ゲノム編集樹木への転換技術の開発、③スギの複数遺伝子を編集する技術の開発を行う。

Outline of Final Research Achievements

To develop genome editing technology in broad-leaved trees other than Populus species, Eucalyptus camaldulensis phytoene desaturase genes were mutated using the CRISPR/Cas9 system. To remove exogenous genes from the genome-edited sugi trees made with the CRISPER/Cas9 system, they were crossed with non-transgenic trees. F1 hybrid trees were obtained, some of which did not have the exogenous genes such as the kanamycin-resistant gene. The F1 trees were crossed each other and then the F2 seeds were generated. To modify two loci in the sugi genome simultaneously, we made the required CRISPR/Cas9 vectors and introduced them into sugi cells.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物のゲノム編集技術において、初めてCRISPR/Cas9の使用が報告された2013年から約10年を経過した。この間、作物を含む草本植物ではゲノム編集可能な植物種が大幅に増え、基礎研究以外にも耐病性をはじめとする環境ストレス耐性の向上、あるいは機能性成分の増加など応用的な研究開発にゲノム編集技術が利用されてきた。一方、樹木のゲノム編集技術については、ポプラ類を除けば研究例は未だ少ない。本研究で得られた知見は、実用樹木であるユーカリやスギのゲノム編集技術をさらに改良し、有効的に活用していくために役立つと考えられる。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] CRISPR/Cas9-mediated disruption of CjACOS5 confers no-pollen formation on sugi trees (Cryptomeria japonica D. Don)2023

    • Author(s)
      Mitsuru Nishiguchi、Norihiro Futamura、Masaki Endo、Masafumi Mikami、Seiichi Toki、Shin-Ichiro Katahata、Yasunori Ohmiya、Ken-ichi Konagaya、Yoshihiko Nanasato、Toru Taniguchi、Tsuyoshi Emilio Maruyama
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 11779-11779

    • DOI

      10.1038/s41598-023-38339-8

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 雄性不稔遺伝子MS1を変異させたゲノム編集スギの性質2024

    • Author(s)
      西口満、丸山E.毅、宮澤真一、藤野健、笠原雅弘、重信秀治、山口勝司、上野真義
    • Organizer
      日本森林学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ゲノム編集によるスギ雄性不稔遺伝子MS1の機能証明2023

    • Author(s)
      西口満、丸山E.毅、宮澤真一、藤野健、笠原雅弘、重信秀治、山口勝司、上野真義
    • Organizer
      日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ユーカリのフィトエン不飽和化酵素遺伝子のゲノム編集2023

    • Author(s)
      西口満、田原恒、遠藤真咲
    • Organizer
      日本森林学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] CRISPR/Cas9によるユーカリのゲノム編集技術の開発2022

    • Author(s)
      西口満、田原恒、遠藤真咲
    • Organizer
      日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 花成抑制遺伝子のゲノム編集がポプラの花成と生理的特性に与える影響2021

    • Author(s)
      西口満、宮澤真一
    • Organizer
      日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ポプラの花成抑制遺伝子をゲノム編集した影響2021

    • Author(s)
      西口満、宮澤真一
    • Organizer
      日本森林学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Book] ひとりではじめる植物バイオテクノロジー入門 組織培養からゲノム編集まで(担当章 ポプラの形質転換およびゲノム編集)2022

    • Author(s)
      西口満
    • Total Pages
      408
    • Publisher
      国際文献社
    • ISBN
      9784910603032
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Book] 最新のゲノム編集技術と用途展開(第17章 樹木のゲノム編集技術とスギの無花粉化)2021

    • Author(s)
      西口満(監修:山本卓)
    • Total Pages
      240
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781315867
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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