| 研究課題/領域番号 |
19K22320
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分39:生産環境農学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 |
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研究代表者 |
吉田 均 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, 研究領域長 (30355565)
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| 研究分担者 |
黒羽 剛 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, 研究員 (50415155)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 閉花受粉性 / ゲノム編集 / 変異創成 / ベースエディター / アミノ酸置換 / 花器官 / 転写因子 / イネ / 分子進化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
作物の実用形質の多くは、キー遺伝子の「マイルドな変異」によってもたらされるため、画期的な実用品種を作出するためには、多様な変異群の創出と最適変異の選抜の効率化が重要である。試験管内でのランダムな変異の創出と有用アリルの選抜によって最適変異を取得する「指向性進化」と次世代ゲノム編集技術を組み合わせ、これまでにない画期的な作物の創出が期待される。
本研究では、イネ閉花受粉性の改良をモデルとして、原因転写因子の指向性進化を行い、最適な活性を持つ変異を選抜する。さらに、次世代ゲノム編集技術を駆使してこの変異をイネに導入し、形質の最適化について実証する。
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| 研究成果の概要 |
アレリックなイネ変異体spw1-cls1およびspw1-cls2は、鱗被と雄蕊のアイデンティティを決定するSPW1のアミノ酸置換変異によって閉花受粉性を示すが、それぞれ、低温下での開花、稔実率の低下を生じる。このトレードオフを克服するため、酵母ツーハイブリッド（Y2H）法での機能評価によって新規有望変異を同定した。塩基置換型ゲノム編集酵素を用い、32種類のアミノ酸置換変異アリルの作出に成功し、３系統で閉花性を確認した。閉花性の指標となる鱗被長は変異部位によって多様であり、Y2H法の結果やAIによる推定分子構造と一定の相関が見られた。本手法によって農業形質の精密調整が可能であることを実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
実用的な新品種作成のためには、微妙な強度を持つアリルの創出が必要であるが、本研究では、試験管内での評価によって膨大な対象アリルの中から有望変異候補を同定し、進捗著しいゲノム編集技術を用いて短期間で目的の形質を持つ変異体を創出することに成功した。
閉花性以外の形質についても、原因遺伝子と分子機構が解明されていれば、同様のアプローチで画期的な新品種を短期間で開発することが可能となると期待される。
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