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花粉を介した植物への新しい遺伝子導入法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K22432
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分44:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

吉田 聡子  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20450421)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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)
キーワード遺伝子導入 / 花粉 / マグネトフェクション / ナノパーティクル / 形質転換 / 形質転換法 / フローラルドロップ / 寄生植物 / ゲノム編集
研究開始時の研究の概要

本研究では、新しい植物の形質転換法の確立を目指す。これまでに、シーケンス技術の革新やゲノム編集技術の出現により、多様な植物種、作物種の遺伝子改変が理論上可能となった。しかし、多くの植物種で使える簡便な形質転換系が存在していないため、細胞内への遺伝子やタンパク質の導入は依然として困難である。本研究では、寄生植物コシオガマを材料に、花器官にアグロバクテリウム菌液をかけることにより花粉への遺伝子導入を促し、遺伝子導入花粉を用いて次世代種子への安定的な形質転換を行う方法の開発を行う。

研究成果の概要

本研究では、花粉を介した新しい遺伝子導入法を検討した。従来の遺伝子導入にはアグロバクテリウムを介した方法やパーティクルガンを用いた方法などが知られているが、世代を超える導入遺伝子の継承には、植物種および品種ごとに方法が異なる個体の再分化が必要である。本研究では、生殖細胞である花粉をターゲットとして、アグロバクテリウムを介した遺伝子導入とマグネトフェクションによる遺伝子導入を検討した。ゲノムへの組み込みは確認されなかったものの、マグネトフェクションによる花粉へのDNAの導入が確認できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

増え続ける世界人口や環境変動による農作地の喪失による食料危機に対応するためには、農作物の改変による食料の増産が必要不可欠である。近年、ゲノム解析技術やゲノム編集技術が大きく発展しているが、すべての植物に共通して利用できる、世代継承できる遺伝子導入技術は開発されていない。本研究では、生殖細胞である花粉をターゲットとして、遺伝子導入技術の開発を検討した。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 9件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 4件、 招待講演 11件)

  • [雑誌論文] Large-scale sequencing paves the way for genomic and genetic analyses in parasitic plants.2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshida S., Kee, Y-J.
    • 雑誌名

      Curr. Opin. Biotech.

      巻: 70 ページ: 248-254

    • DOI

      10.1016/j.copbio.2021.06.011

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Three-dimensional reconstructions of haustoria in two parasitic plant species in the Orobanchaceae2021

    • 著者名/発表者名
      Masumoto Natsumi、Suzuki Yuki、Cui Songkui、Wakazaki Mayumi、Sato Mayuko、Kumaishi Kie、Shibata Arisa、Furuta Kaori M、Ichihashi Yasunori、Shirasu Ken、Toyooka Kiminori、Sato Yoshinobu、Yoshida Satoko
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: - 号: 4 ページ: 1429-1442

    • DOI

      10.1093/plphys/kiab005

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular dissection of haustorium development in Orobanchaceae parasitic plants2021

    • 著者名/発表者名
      Furuta Kaori Miyashima、Xiang Lei、Cui Songkui、Yoshida Satoko
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: - 号: 3 ページ: 1424-1434

    • DOI

      10.1093/plphys/kiab153

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Phtheirospermum japonicum isopentenyltransferase PjIPT1a regulates host cytokinin responses in Arabidopsis.2021

    • 著者名/発表者名
      Greifenhagen, A., Braunstein, I., Pfannstiel, J., Yoshida, S., Shirasu, K., Schaller, A., Spallek, T.
    • 雑誌名

      New Phytol

      巻: 232 号: 4 ページ: 1582-1590

    • DOI

      10.1111/nph.17615

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 寄生植物の吸器形成と宿主侵入におけるエチレンの役割2021

    • 著者名/発表者名
      ツイ スンクイ, 吉田聡子
    • 雑誌名

      BSJ-review

      巻: 12 ページ: 101-111

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Subtilase activity in intrusive cells mediates haustorium maturation in parasitic plants2020

    • 著者名/発表者名
      Ogawa Satoshi、Wakatake Takanori、Spallek Thomas、Ishida Juliane K、Sano Ryosuke、Kurata Tetsuya、Demura Taku、Yoshida Satoko、Ichihashi Yasunori、Schaller Andreas、Shirasu Ken
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: - 号: 4 ページ: 1381-1394

    • DOI

      10.1093/plphys/kiaa001

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Orobanchaceae parasite-host interactions2020

    • 著者名/発表者名
      Mutuku J. Musembi、Cui Songkui、Yoshida Satoko、Shirasu Ken
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 230 号: 1 ページ: 46-59

    • DOI

      10.1111/nph.17083

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ethylene signaling mediates host invasion by parasitic plants2020

    • 著者名/発表者名
      Cui Songkui、Kubota Tomoya、Nishiyama Tomoaki、Ishida Juliane K.、Shigenobu Shuji、Shibata Tomoko F.、Toyoda Atsushi、Hasebe Mitsuyasu、Shirasu Ken、Yoshida Satoko
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 6 号: 44 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1126/sciadv.abc2385

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An auxin transport network underlies xylem bridge formation between the hemi-parasitic plant Phtheirospermum japonicum and host Arabidopsis2020

    • 著者名/発表者名
      Wakatake Takanori、Ogawa Satoshi、Yoshida Satoko、Shirasu Ken
    • 雑誌名

      Development

      巻: 147 号: 14

    • DOI

      10.1242/dev.187781

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reactive oxygen species (ROS) generation is indispensable for haustorium formation of the root parasitic plant Striga hermonthica2019

    • 著者名/発表者名
      Wada Syogo、Cui Songkui、Yoshida Satoko
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 10 ページ: 1-12

    • DOI

      10.3389/fpls.2019.00328

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Haustorium Inducing Factors for Parasitic Orobanchaceae.2019

    • 著者名/発表者名
      Goyet, V., Wada, S., Cui, S., Wakatake, T., Shirasu, K., Montiel, G., Simier, P. and Yoshida S.
    • 雑誌名

      Frontiers Plant Sci.

      巻: 10 ページ: 1056-1056

    • DOI

      10.3389/fpls.2019.01056

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Genome sequence of Striga asiatica provides insight into the evolution of plant parasitism.2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida S. et al.
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 29 号: 18 ページ: 3041-3052

    • DOI

      10.1016/j.cub.2019.07.086

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Identification of a prehaustoria suppressor in the root praasitic plant Phtheirospermum japoincum2022

    • 著者名/発表者名
      Lei Xiang, Songkui Cui, Satoko Yoshida
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ハマウツボ科シオガマギク属寄生植物におけるアーバスキュラー菌根菌の感染機構2021

    • 著者名/発表者名
      川井友裕, Kee Yee Jia, 伊藤元巳, 吉田聡子
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 寄生植物の吸器誘導シグナル経路の解析2021

    • 著者名/発表者名
      青木夏美, 和田将吾, Songkui Cui, 吉田聡子
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナと寄生植物コシオガマの道管連結の制御2021

    • 著者名/発表者名
      山路桃子, 古田かおり, 増本奈津美, 吉田聡子
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] How do parasitic plants recognize their hosts?2021

    • 著者名/発表者名
      Satoko Yoshida
    • 学会等名
      IPSR forum
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 寄生植物が宿主植物に侵入して道管をつなぐ仕組み2021

    • 著者名/発表者名
      吉田聡子
    • 学会等名
      第3回異分野再生研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 病害寄生植物の寄生メカニズム解明に向けた分子遺伝学的アプローチ2021

    • 著者名/発表者名
      吉田聡子
    • 学会等名
      植物病理関西支部若手の会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Diversity and specificity of haustorium inducing factors for Orobanchaceae root parasitic plants2021

    • 著者名/発表者名
      吉田 聡子、和田 将吾、青木 夏美、佐藤 綾人、Songkui Cui
    • 学会等名
      第94回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Feeding behavior of Golden Apple Snail on rice and subsequent rice defense response2021

    • 著者名/発表者名
      Mafrikhul MUttaqin,Songkui Cui,Satoko Yoshida
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Characterization of a root parasitic plant Phtheirospermum japonicum mutant that induces haustoria in the absence of host signal2021

    • 著者名/発表者名
      Lei Xiang, Songkui Cui, Satoko Yoshida
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物体のDMBQ培養により産生される寄生植物の吸器誘導物質の解析2021

    • 著者名/発表者名
      青木夏美, 和田将吾, Songkui Cui, 吉田聡子
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Cellular and subcellular localization of haustorium inducing signals in the haustorium of the parasitic plant Striga hermonthica2021

    • 著者名/発表者名
      Songkui Cui, Yuri Takeda, Toshiaki Umezawa, Yuki Tobimatsu, Satoko Yoshida
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 寄生植物ストライガの吸器形成における遺伝子発現解析2021

    • 著者名/発表者名
      和田将吾,小堀俊吾,熊石妃恵,Songkui Cui,市橋泰範,吉田聡子
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 宿主由来シグナルによって制御される寄生植物の器官発生2020

    • 著者名/発表者名
      吉田聡子
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cell-cell interaction between parasitic plants and host plants2020

    • 著者名/発表者名
      Satoko Yoshida
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] モデル寄生植物の解析からみる植物間相互作用2020

    • 著者名/発表者名
      吉田聡子
    • 学会等名
      植物科学シンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] つながる根:寄生植物と宿主植物のフシギな関係2020

    • 著者名/発表者名
      吉田聡子
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 寄生器官を形成しないコシオガマ変異体の解析2020

    • 著者名/発表者名
      相澤みお, Songkui Cui, 古田かおり, 吉田聡子
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ハマウツボ科寄生植物シオガマギクにおけるアーバスキュラー菌根菌感染条件の探索2020

    • 著者名/発表者名
      川井友裕, 伊藤元巳, 吉田聡子
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 寄生植物ストライガの吸器誘導物質の探索2020

    • 著者名/発表者名
      和田将吾, 清水崇史, ツイソンクイ
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Signal exchanges between parasitic plants and host plants to establish plant-plant connection2020

    • 著者名/発表者名
      Satoko Yoshida
    • 学会等名
      JSPP2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Genetic basis for host and parasitic plant communication2019

    • 著者名/発表者名
      Satoko Yoshida
    • 学会等名
      The 15th World Congress on Parasitic Plants
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Vascular connection between parasitic plants and host plants2019

    • 著者名/発表者名
      Satoko Yoshida
    • 学会等名
      Plant Vascular Biology 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ethylene signaling mediates fine-tuning of host infection by parasitic plants2019

    • 著者名/発表者名
      Songkui Cui, Tomoya Kubota, Yuko Yoshimura, Ken Shirasu, Satoko Yoshida
    • 学会等名
      Molecular Plant Microbe Interaction
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] コシオガマにおける花粉を用いた形質転換法の検討2019

    • 著者名/発表者名
      谷澤美杜里、Songkui Cui、吉田聡子
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 寄生植物ストライガの新規吸器誘導物質の探索2019

    • 著者名/発表者名
      和田 将吾,清水 崇史,Songkui Cui,峠 隆之,吉田 聡子
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2023-01-30  

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