分子遺伝情報の育種活用を目指したマーカーフリーの迅速遺伝子編集法

• 研究課題/領域番号: 16K07560
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 遺伝育種科学
• 研究機関: 名城大学
• 研究代表者: 寺田 理枝 名城大学, 農学部, 教授 (30137799)
• 研究協力者: 島谷 善平 ; 河野 洋治 ; 荒川 征夫
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: ゲノム編集 / ターゲティング / イネ / トランスポゾン / OsRacGEF1 / 耐病性 / OsRac1GEF1 / 育種学 / 遺伝学 / 遺伝子 / ゲノム / 植物バイオテクノロジ- / バイオテクノロジ-

研究成果の概要

遺伝子ターゲティング改変に連続してポシティブ選抜マーカーを改変配列から自律的に削除し、1回の形質転換で不要な人工配列を持たずに標的遺伝子改変のみを導入したイネ系統を作出する迅速育種法を確立した。イネ植物免疫で働くOsRacGEF1の疑似リン酸化(S549D)により耐病性の向上が見出されているため、Ac/Ds脱離配列内に選抜マーカーを持つベクターでOsRacGEF1-S549Dのターゲティング改変を行い、連続して選抜マーカー等の削除誘導を行い、再分化イネの次世代でOsRacGEF1-S549Dホモ型変異以外は野生型ゲノムのイネ系統を獲得し、いもち病と紋枯病への耐性強化を確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

イネ遺伝子ターゲティング法は標的遺伝子のみを自在に改変でき既に30以上の遺伝子改変に成功した。ターゲティング遺伝子改変とAc/Dsによる自律的選抜マーカー削除による迅速育種法では、ポジティブ選抜マーカーの削除によって複数遺伝子のターゲティング改変が可能で、分子遺伝子学の最新知見を活用した複数の遺伝子編集によるゲノムデザインが可能であり、圃場展開も視野に入れた信頼性の高い実用化イネを1年弱の短期間に作り出す迅速次世代育種法として利用促進が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Rice Gene Targeting by Homologous Recombination with a Positive-Negative Selection Strategy (2019)
  • 著者名/発表者名: Terada R and Shimatani Z
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: in press
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inheritance of co-edited genes by CRISPR-based targeted nucleotide substitutions in rice (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimatani Zenpei、Fujikura Ushio、Ishii Hisaki、Matsui Yusuke、Suzuki Minoru、Ueke Yuki、Taoka Ken-ichiro、Terada Rie、Nishida Keiji、Kondo Akihiko
  • 雑誌名: Plant Physiology and Biochemistry 巻: 131 ページ: 78-83
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2018.04.028
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Targeted base editing in rice and tomato using a CRISPR-Cas9 cytidine deaminase fusion (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimatani, Z., Kashojiya, S., Takayama, M., Terada, R., Arazoe, T., Ishii, H., Teramura, H., Yamamoto, T., Komatsu, H., Miura, K., Ezura, H., Nishida, K., Ariizumi, T. and Kondo A.
  • 雑誌名: Nature Biotechnology 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 441-443
  • DOI: 10.1038/nbt.3833
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] イネbZIP型転写因子によるブラシノステロイド関連遺伝子発現制御の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉田英樹, 島谷善平,鈴木寿法, 寺田理枝，上口（田中）美弥子，松岡信，辻寛之
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会（名古屋）
• [学会発表] イネ遺伝子ターゲティングに基づく人工配列を残さない標的配列の精密ゲノム編集 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松井祐介, 島谷善平, 寺田理枝
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会（名古屋）
• [学会発表] 高感度な発光レポーターNanoLucの植物細胞での利用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田岡健一郎，島谷善平，小川真奈，齋藤洋美，池田洋一，赤司裕子，山口公志，寺田理枝，川崎努，辻寛之
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会（名古屋）
• [学会発表] イネ茎頂分裂組織の DNA メチル化パターンの動態と制御機構の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 肥後あすか，才原徳子，三浦史仁，東陽子，山田恵美，玉置祥二郎，伊藤佑，樽谷芳明，坂本智昭， 藤原正幸，倉田哲也，深尾陽一朗，森藤暁，寺田理枝，伊藤隆司，角谷徹仁，島本功，辻寛之
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
• [学会発表] いもち病耐性イネ育種のための自律的マーカー削除可能な標的遺伝子編集 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 実、植家優紀、河野洋治、島本 功、荒川征夫、寺田理枝、島谷善平
  • 学会等名: 日本育種学会第131回講演会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] イネ花成誘導遺伝子のin-vivo発現解析を目指したノックイン・ノックアウトの三重改変 (2017)
  • 著者名/発表者名: 植家優紀・鈴木 実・辻 寛之・田岡健一郎・島本 功・寺田理枝・島谷善平
  • 学会等名: 日本育種学会第131回講演会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [備考] 名城大学 育て達人 第149回
  • URL: http://www.meijo-u.ac.jp/sp/sodate/detail.html?id=RO6fwI
• [産業財産権] 植物細胞のゲノム編集用核酸及びその用途 (2019)
  • 発明者名: 島谷善平, 寺田理枝
  • 権利者名: 国立大学法人神戸大学,学校法人名城大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2019
• [産業財産権] 植物体に用いる組換えベクター及びその利用 (2018)
  • 発明者名: 寺田理枝, 島谷善平
  • 権利者名: 学校法人名城大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2018
  • 取得年月日: 2018