| Project/Area Number |
23K21187
|
|---|
| Project/Area Number (Other) |
21H02169 (2021-2023)
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
|
|---|
| Keywords | 細胞質雄性不稔性 / ミトコンドリアゲノム編集 / mitoTALEN / 細胞質雄性不稔性（CMS） / ミトコンドリア / CMS / 雄性不稔性 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
収量増加の育種において、細胞質雄性不稔性はハイブリッド種子の効率的な採種を支える基盤であり、農業上非常に重要な形質である。しかし、ミトコンドリアへの細胞質雄性不稔性原因遺伝子（CMS原因遺伝子）産物の蓄積が、なぜ雄性不稔性を引き起こすのか？といった細胞質雄性不稔性発生の分子メカニズムは全く明らかになっていない。そこで、ミトコンドリアに存在する遺伝子をノックアウトすることが可能であるミトコンドリア移行シグナル付きTALEN（mitoTALEN）を用いて、CMS原因遺伝子候補の遺伝子破壊株を作成し、CMS原因遺伝子の特定を行うとともに、雄性不稔性を引き起こすメカニズムに関する知見を得る。
|
| Outline of Final Research Achievements |
In this research, we have attempted to knock out mitochondrial genes, orf352 and orf307, which have been reported as CMS-associated genes for WA-type and CW-type CMS rice, respectively. Knockout of orf307 led to fertility restoration in CW-type CMS rice. This indicates that orf307 is a cause of CW-type CMS rice. On the other hand, knocking out of orf352 in WA-type CMS rice didn't restore its fertility. However, pollen development proceeds in those orf352-depleted plants rather than in those of WA-type CMS rice. This indicates that orf352 is a part of the CMS-causing gene.
To elucidate the mechanism of male sterility, we performed RNA sequencing analysis. RNA was extracted from anthers at the mature pollen stage from CW-type CMS, T65, and orf307-depleted plants. Comparison among them, genes expressed specifically in CW-type CMS have been found. These genes were supposed to be involved in the retrograde-regulated expression in CW-type CMS.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
核とミトコンドリアの不和合によって引き起こされる細胞質雄性不稔性（CMS）は、自分の花粉によって種子ができないため、効率的なF1採種に重用される表現型である。植物ミトコンドリアへの遺伝子導入が不可能なことより、これまで，CMSの真の原因遺伝子の特定は不可能であったが、本研究ではミトコンドリアゲノム編集技術を用いることで2種類のCMSイネのCMS原因遺伝子を特定することができた。本成果を用いることで、CMSイネとなりうる野生イネのスクリーニングや、F1ハイブリッド育種への応用が可能となり、社会的な意義は大きい。
|
