Creation of trait diversity through gene dosage effects in allopolyploid wheat
| Project/Area Number |
22KJ1943
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| Project/Area Number (Other) |
22J20670 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
古村 翔也 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | コムギ / ゲノム編集 / 花成 / 遺伝子量 |
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| Outline of Research at the Start |
現在のコムギ育種では、表現型の人為的な調節範囲が限られることが課題となっている。本研究では、四倍体コムギの開花時期を対象に、ゲノム編集を利用して、遺伝子間相互作用および遺伝子量効果に基づく微細な違いからなる幅広い表現型の創出を目的とする。さらに、遺伝子の発現解析による表現型変動メカニズムの解明を行い、得られた表現型の育種利用の推進を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、これまでの実施状況を鑑み、ノックアウトの対象遺伝子をPCL1, BBX19, PIF4 の３遺伝子からPCL1, BBX19 の２遺伝子へと変更した。また、これまで四倍体コムギ品種'Krono'のみを材料としていたが、形質転換効率の上昇から六倍体コムギ品種‘Fielder’を材料へ加えた。今年度は、上記の２品種でPCL1-BBX19 の二重ヌル変異体を作製し、機能的な同祖遺伝子数(遺伝子量)の異なる変異体シリーズの取得を目的とした。
前年度61個体の形質転換体を得るも、目的遺伝子のゲノム編集個体は得られなかった。そこで、ゲノム編集効率の上昇を目的にgRNAの再デザインと標的あたりのgRNA数の増加、Cas9タンパク質の変更を行なった。コンストラクトの改良後、PCL1とBBX19を同時に標的とするベクターをアグロバクテリウム法により導入した。その結果、Kronosでは14個体、Fielder では1個体のT0世代が得られた。PCRバンド長の変化ならびにサンガーシーケンスによる配列確認の結果、KronosとFielder の両方で全ての遺伝子が改変されたPCL1-BBX19 の二重ヌル変異体を1個体ずつ取得した。二重ヌル変異体はそれぞれ野生型と交配し、F1世代にてT-DNAを含まないヌルセグレガントを選抜した。その後、F2:3世代にて遺伝子量の異なる16パターンの変異体シリーズを選抜した。得られた変異体シリーズは現在、京都大学植物遺伝学研究室のP1P栽培室ならびに京都大学農学研究科附属農場の特定網室にて栽培している。最終年度は、栽培中の変異体シリーズの表現型を調査する。表現型の差異が見られた場合、リアルタイムPCRを用いた発現解析を実施し、出穂制御や概日リズムにおける各遺伝子の役割および対象遺伝子間の相互作用を推定する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
対象遺伝子を３つから PCL1 と BBX19 の２つに変更することで、六倍体コムギ品種 Fielder と四倍体コムギ品種Kronos にて、機能的な同祖遺伝子数(遺伝子量)の異なる変異体シリーズの作製に成功した。しかし、その表現型は未だ調査中であるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
京都大学農学研究科附属農場の特定網室、ならびに京都大学植物遺伝学研究室のP1P栽培室で、作製した変異系統群を育成し、到穂までの日数を測定する。表現型の差異が見られた場合、リアルタイムPCRを用いた発現解析を実施し、出穂制御や概日リズムにおける各遺伝子の役割および対象遺伝子間の相互作用を推定する。到穂日数において表現型の差異が見られなかった場合、シロイヌナズナやイネの先行研究をもとに、遺伝子の機能から予測される栽培化形質における差異を調査する。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
