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植物における放射線誘発突然変異のランダム性に関する分子生物学的検証

研究課題

研究課題/領域番号 19K12333
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分63020:放射線影響関連
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

北村 智  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 上席研究員 (80370386)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード突然変異 / 放射線 / フラボノイド
研究開始時の研究の概要

本研究では、植物における可視的な指標となるフラボノイド色素を活用して、放射線照射当代における突然変異を簡便に検出し、その変異組織のゲノム解析を行うことで、放射線による突然変異はランダムに発生するのかどうかを検証する。さらに、得られた結果を遺伝子発現データと照合することで、放射線照射時における遺伝子発現状態が突然変異に及ぼす影響を明らかにすることを目指す。

研究実績の概要

本研究では、植物が合成するフラボノイド色素をマーカーとして、放射線による突然変異のランダム性について検証するとともに、放射線照射当代での突然変異の様相を明らかにすることを目的としている。これまでに、フラボノイド色素合成に着目し、放射線照射当代(M1)が形成する種子で変異形質を検出・比較する系、あるいは、M1植物の葉などの栄養組織で変異形質を検出・比較する系、を構築した。今年度は、研究期間内に確立したM1植物の栄養組織で変異形質を検出する系を用いて、植物育種において汎用されている炭素イオンビームが誘発する突然変異解析を実施した。種子あるいは幼植物の段階で、実際の育種で利用される線量の炭素イオンを照射し、誘発される全突然変異をゲノム解析によって検出した。その結果、同一の線質である炭素イオンビームを同様に照射したにもかかわらず、照射対象となる植物材料の違いによって、突然変異の特徴(特に大規模なDNA構造変化)が大きく異なることがわかった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

コロナ禍により照射実験時間が制限されたことに伴い、全体的な研究推進効率が低下したため。

今後の研究の推進方策

コロナ禍が落ち着いてきて、従来通りの研究体制及び研究推進効率に戻りつつあるので、計画通りの突然変異解析を進める。

報告書

(5件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うちオープンアクセス 3件、 査読あり 2件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Comparison of mutation frequencies in anthocyanin synthetic genes in irradiated Arabidopsis M1 plants2024

    • 著者名/発表者名
      Kitamura Satoshi、Hirata Shoya、Satoh Katsuya、Inamura Rie、Narumi Issay、Oono Yutaka
    • 雑誌名

      QST Takasaki Annual Report 2022

      巻: QST-M-47 ページ: 79-79

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Strategy for detecting genome-wide mutations in mutagenized Arabidopsis plants2023

    • 著者名/発表者名
      Kitamura Satoshi, Sato Katsuya, Oono Yutaka
    • 雑誌名

      QST Takasaki Annual Report 2021

      巻: QST-M-39 ページ: 86-86

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Development of a simple multiple mutation detection system using seed-coat flavonoid pigments in irradiated Arabidopsis M1 plants2022

    • 著者名/発表者名
      Kitamura Satoshi、Hirata Shoya、Satoh Katsuya、Inamura Rie、Narumi Issay、Oono Yutaka
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 22467-22467

    • DOI

      10.1038/s41598-022-26989-z

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Detection and characterization of genome-wide mutations in M1 vegetative cells of gamma-irradiated Arabidopsis2022

    • 著者名/発表者名
      Kitamura Satoshi、Satoh Katsuya、Oono Yutaka
    • 雑誌名

      PLOS Genetics

      巻: 18 号: 1 ページ: e1009979-e1009979

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1009979

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Consideration of conditions for extremely deep sequencing to detect mutations in plant DNA2022

    • 著者名/発表者名
      Ono Yutaka, Kitamura Satoshi, Sato Katsuya
    • 雑誌名

      QST Takasaki Annual Report 2020

      巻: QST-M-33 ページ: 77-77

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Large DNA alterations detected in gamma-ray-irradiated Arabidopsis M1 plants2022

    • 著者名/発表者名
      Kitamura Satoshi、Satoh Katsuya、Oono Yutaka
    • 雑誌名

      QST Takasaki Annual Report 2020

      巻: QST-M-33 ページ: 80-80

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Mutation Detection System for Three Flavonoid Biosynthetic Genes in irradiated Arabidopsis Leaves2021

    • 著者名/発表者名
      Kitamura Satoshi, Satoh Katsuya, Hase Yoshihiro, Oono Yutaka, Shikazono Naoya
    • 雑誌名

      QST Takasaki Annual Report 2019

      巻: QST-M-29 ページ: 92-92

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Analysis of Mutation Frequencies on Flavonoid Biosynthetic Genes in Irradiated Arabidopsis plants2020

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kitamura, Shoya Hirata, Katsuya Sato, Issay Narumi, Yutaka Ono
    • 雑誌名

      QST Takasaki Annual Report 2018

      巻: QST-M-23 ページ: 75-75

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナの複数遺伝子での変異頻度を放射線照射当代で簡便に比較する系の構築2023

    • 著者名/発表者名
      北村 智, 平田 翔也, 佐藤 勝也, 稲村 莉英, 鳴海 一成, 大野 豊
    • 学会等名
      日本遺伝学会第95回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナの色素合成遺伝子におけるヘテロ性消失を利用した放射線照射当代での突然変異頻度の比較2023

    • 著者名/発表者名
      稲村 莉英, 北村 智, 大野 豊, 鳴海 一成, 長谷 純宏
    • 学会等名
      日本遺伝学会第95回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 照射当代植物の色素合成遺伝子で生じた変異頻度比較法2023

    • 著者名/発表者名
      北村 智, 平田 翔也, 佐藤 勝也, 稲村 莉英, 鳴海 一成, 大野 豊
    • 学会等名
      QST高崎サイエンスフェスタ2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 突然変異を誘発した当代植物におけるゲノム変異検出法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      北村 智
    • 学会等名
      ガンマーフィールドシンポジウム Final
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ガンマ線が植物ゲノムへ与える影響を照射当代シロイヌナズナのゲノム解析で見る2022

    • 著者名/発表者名
      北村 智, 佐藤 勝也, 大野 豊
    • 学会等名
      日本遺伝学会第94回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ガンマ線照射したシロイヌナズナ種子から育成した照射当代(M1)植物の全ゲノム解析2022

    • 著者名/発表者名
      北村 智, 佐藤 勝也, 大野 豊
    • 学会等名
      QST高崎サイエンスフェスタ2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナ種皮形質を利用したガンマ線誘発突然変異のランダム性に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      北村 智, 稲村 莉英, 鳴海 一成, 大野 豊
    • 学会等名
      QST高崎サイエンスフェスタ2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナ種皮に蓄積するフラボノイドをマーカーとした量子ビーム照射当代植物の解析2020

    • 著者名/発表者名
      北村 智, 佐藤 勝也, 大野 豊
    • 学会等名
      QST高崎サイエンスフェスタ2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] フラボノイド色素をマーカーとした量子ビーム照射当代シロイヌナズナ葉における複数遺伝子の突然変異検出系の開発2019

    • 著者名/発表者名
      北村 智, 佐藤 勝也, 長谷 純宏, 大野 豊, 鹿園 直哉
    • 学会等名
      QST高崎サイエンスフェスタ2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 世界初!変異処理した植物から、直接、DNA に生じた突然変異を全検出

    • URL

      https://www.qst.go.jp/site/press/20220121.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [産業財産権] 同一細胞を起源とする生物組織又は生物細胞を選抜する方法、及びその利用2022

    • 発明者名
      北村 智, 佐藤 勝也, 大野 豊
    • 権利者名
      量研
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-12-25  

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