遺伝子ターゲッティングを利用したトリプトファン高蓄積イネの開発

• 研究課題/領域番号: 21780010
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 育種学
• 研究機関: 独立行政法人農業生物資源研究所
• 研究代表者: 雑賀 啓明 独立行政法人農業生物資源研究所, ゲノム機能改変研究ユニット, 主任研究員 (20435613)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2011年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2010年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2009年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 遺伝子ターゲッティング / 点変異 / 代謝改変 / トリプトファン / 相同組換え / 遺伝子組換え植物 / アミノ酸アナログ

研究概要

遺伝子ターゲッティング(gene targeting ; GT)は、標的遺伝子だけを狙い通りに改変することができる有用な技術である。本研究では、GTによってトリプトファン(Trp)合成の鍵酵素遺伝子OASA2を計画的に改変し、Trp高蓄積イネを作出することに成功した。メタボローム解析の結果、このイネでは、各種アミノ酸、Trpから合成されるセロトニン、ビタミンB群やインドールアルカロイドなども高蓄積していることが明らかになった。したがって、GTによる計画的変異導入技術は代謝改変作物の分子育種に利用できることが実証された。

研究成果

• [雑誌論文] Gene targeting applied to designed-mutation breeding of high-tryptophan rice (2012)
  • 著者名/発表者名: Saika H, Toki S
  • 雑誌名: ISB News Report 巻: 2011(12) ページ: 3-6
• [雑誌論文] CDKB2 is involved in mitosis and DNA damage response in rice (2012)
  • 著者名/発表者名: Endo M, Nakayama S, Umeda-Hara C, Ohtsuki N, Saika H, Umeda M, Toki S
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 69(6) 号: 6 ページ: 967-977
  • DOI: 10.1111/j.1365-313x.2011.04847.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of gene targeting to designed mutation breeding of high-tryptophan rice Plant Physiology (2011)
  • 著者名/発表者名: Saika H, Oikawa A, Matsuda F, Onodera H, Saito K, Toki S
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: Vol.156 No.3 号: 3 ページ: 1269-1277
  • DOI: 10.1104/pp.111.175778
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gene targeting applied to designedmutation breeding of high-tryptophan rice ISB News Report (2011)
  • 著者名/発表者名: Saika H, Toki S
  • 巻: No.12
  • ページ: 3-6
  • URL: http://www.nbiap.vt.edu/news/2011/Dec11.pdf
• [雑誌論文] Cell division and cell elongation in the coleoptile of rice alcohol dehydrogenase 1-deficient mutant are reduced under complete submergence (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahashi H., Saika H., Matsumura H, Nagamura Y., Tsutsumi N., Nishizawa N., Nakazono M.
  • 雑誌名: ANNALS OF BOTANY 巻: 108 号: 2 ページ: 253-261
  • DOI: 10.1093/aob/mcr137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly efficient visual selection of transgenic rice plants using green fluorescent protein or anthocyanin synthetic genes (2011)
  • 著者名/発表者名: Saika H, Sakamoto W, Maekawa M, Toki S
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 巻: 28 ページ: 107-110
  • NAID: 10028258769
  • 査読あり
• [雑誌論文] 遺伝子ターゲッティング技術を利用したBS耐性イネの分子育種 (2010)
  • 著者名/発表者名: 雑賀啓明,遠藤真咲,土岐精一
  • 雑誌名: 日本農薬学会誌 巻: Vol.35 ページ: 172-175
  • NAID: 110007651173
• [雑誌論文] Mature seed-derived callus of the model indica rice variety Kasalath is highly competent in Agrobacterium-mediated transformation (2010)
  • 著者名/発表者名: Saika H, Toki S
  • 雑誌名: Plant Cell Reports 巻: 29 ページ: 1351-1364
  • 査読あり
• [雑誌論文] 遺伝子ターゲッティング技術を利用したBS耐性イネの分子育種 (2010)
  • 著者名/発表者名: 雑賀啓明, 遠藤真咲, 土岐精一
  • 雑誌名: 日本農薬学会誌 巻: 35 ページ: 172-175
  • NAID: 110007651173
• [雑誌論文] Towards a highly efficient gene targeting system in higher plants (2009)
  • 著者名/発表者名: Saika H, Toki S
  • 雑誌名: Japan Agricultural Research Quarterly 巻: Vol.43 No.2 ページ: 81-85
  • NAID: 130002147826
  • URL: http://www.jircas.affrc.go.jp/english/publication/jarq/43-2/43-02-01.pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visual selection allows immediate identification of transgenic rice calli efficiently accumulating transgene products (2009)
  • 著者名/発表者名: Saika H, Toki S
  • 雑誌名: Plant Cell Reports 28(4) ページ: 619-626
  • 査読あり
• [雑誌論文] Towards a highly efficient gene targeting system in higher plants (2009)
  • 著者名/発表者名: Saika H, Toki S
  • 雑誌名: Japan Agricultural Research Quarterly 43(2) ページ: 81-85
  • NAID: 130002147826
  • 査読あり
• [学会発表] 新規シトクロムP450遺伝子CYP72A31はイネにおける除草剤ビスピリバックナトリウム耐性に関与する (2012)
  • 著者名/発表者名: 雑賀啓明, 田口(塩原)文緒, 堀清純, 田中剛, 松本隆, 伊藤剛, 矢野昌裕, 堀田順子, 角康一郎, 清水力, 土岐精一
  • 学会等名: 日本育種学会第121回講演会
  • 発表場所: 宇都宮大学
  • 年月日: 2012-03-30
• [学会発表] 遺伝子ターゲッティングによる代謝改変イネの作出と解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 雑賀啓明,中林亮,及川彰,松田史生,小野寺治子,斉藤和季,土岐精一
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 遺伝子ターゲッティングによる代謝改変イネの作出と解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 雑賀啓明, 中林亮, 及川彰, 松田史生, 小野寺治子, 斉藤和季, 土岐精一
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会講演
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] NHEJ機構抑制イネにおける相同組換え頻度とジーンターゲッティング効率の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横井彩子, 野中聡子, 雑賀啓明, 刑部敬史, 土岐精一
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会講演
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] CDKB2 is involved in mitosis and DNA damage response in rice (2011)
  • 著者名/発表者名: Endo M, Nakayama S, Ohtsuki N, Saika H, Umeda-Hara C, Umeda M
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] モデルイネ品種におけるAgrobacterium形質転換効率の比較解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 雑賀啓明, 野中聡子, 刑部敬史, 土岐精一
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] 量子ビーム変異誘発機構の解明:高効率な育種素材創世を目指して (2011)
  • 著者名/発表者名: 日出間純, 寺西美佳, 土岐精一, 雑賀啓明, 坂本綾子, 吉原亮平
  • 学会等名: 第6回高崎量子応用研究シンポジウム講演
  • 発表場所: 高崎シティーギャラリー
  • 年月日: 2011-10-14
• [学会発表] イオンビーム照射がシロイヌナズナおよびイネのカルス増殖に及ぼす影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 雑賀啓明, 土岐精一, 吉原亮平, 坂本綾子
  • 学会等名: 第6回高崎量子応用研究シンポジウム講演
  • 発表場所: 高崎シティーギャラリー
  • 年月日: 2011-10-13
• [学会発表] Tryptophan-fortified rice produced by designed mutation breeding via gene targeting (2011)
  • 著者名/発表者名: Saika H, Oikawa A, Matsuda F, Onodera H, Saito K, Toki S
  • 学会等名: Plant Biology 2011
  • 発表場所: 米国・ミネアポリス
  • 年月日: 2011-08-09
• [学会発表] Tryptophan-fortified rice produced by designed mutation breeding viagene targeting (2011)
  • 著者名/発表者名: Saika H, Oikawa A, Matsuda F, Onodera H, Saito K, Toki S
  • 学会等名: Plant Biology 2011
  • 発表場所: ミネアポリスコンベンションセンター(米国、ミネソタ)
  • 年月日: 2011-08-09
• [学会発表] 形質転換能力が高いイネ品種を利用した分子育種技術の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 雑賀啓明, 野中聡子, 刑部敬史, 土岐精一
  • 学会等名: 日本育種学会第119回講演会
  • 発表場所: 横浜市立大学
  • 年月日: 2011-03-30
• [学会発表] イネNHEJ関連遺伝子の発現抑制がT-DNAのランダム挿入と相同組換えに及ぼす影響の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 横井彩子, 野中聡子, 雑賀啓明, 刑部敬史, 土岐精一
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(兵庫県)
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] 遺伝子ターゲッティングによる新規変異体作出とその利用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 雑賀啓明,遠藤真咲,土岐清一
  • 学会等名: 第8回農薬バイオサイエンス研究会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2010-12-03
• [学会発表] ELucを用いたT-DNAの一過的発現と安定的発現のモニタリングシステム 育種学研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 雑賀啓明, 野中聡子, 刑部敬史, 土岐精一
  • 学会等名: 日本育種学会第118回講演会
  • 発表場所: 秋田県立大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 遺伝子ターゲッティング技術を利用したトリプトファン高蓄積イネの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 雑賀啓明,及川彰,松田史生,小野寺治子,斉藤和季,土岐精一
  • 学会等名: 第28回日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] 遺伝子ターゲッティングを利用した計画的変異育種-トリプトファン強化米の作出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 雑賀啓明,及川彰,松田史生,小野寺治子,斉藤和季,土岐精一
  • 学会等名: NIASシンポジウム「イネ遺伝学・分子生物学ワークショップ2010」
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2010-07-03
• [学会発表] 遺伝子ターゲッティングを利用した計画的変異育種-トリプトファン強化米の作出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 雑賀啓明, 及川彰, 松田史生, 小野寺治子, 斉藤和季, 土岐精一
  • 学会等名: NIASシンポジウム「イネ遺伝学・分子生物学ワークショップ2010」
  • 発表場所: つくば国際会議場エポカル(茨城県)
  • 年月日: 2010-07-03
• [学会発表] Development of Agrobacterium-mediated transformation method for wild sugarcane, Saccharum spontaneum (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakayama S, Osakabe K, Ichikawa H, Saika H, Toki S
  • 学会等名: The 12th World Congress of the International Association for Plant Biotechnology
  • 発表場所: アメリカ、セントルイス
  • 年月日: 2010-06-09
• [学会発表] Molecular breeding of a tryptophan fortified rice via homologous recombination mediated gene targeting based on protein engineering (2010)
  • 著者名/発表者名: Saika H, Oikawa A, Matsuda F, Onodera H, Saito K, Toki S
  • 学会等名: The 12th World Congress of the International Association for Plant Biotechnology
  • 発表場所: 米国・セントルイス
  • 年月日: 2010-06-08
• [学会発表] Molecular breeding of a tryptophan fortified rice via homologous recombination mediated gene targeting based on protein engineering (2010)
  • 著者名/発表者名: Saika H, Oikawa A, Matsuda F, Onodera H, Saito K, Toki S
  • 学会等名: The 12th World Congress of the International Association for Plant Biotechnology
  • 発表場所: アメリカ、セントルイス
  • 年月日: 2010-06-08
• [学会発表] イネ萎縮ウイルスおよびイネ縞葉枯ウイルス抵抗性遺伝子組換え飼料イネの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 笹谷孝英, 清水巧, 長岡(中薗)栄子, 一木(植原)珠樹, 青木秀之, 雑賀啓明, 土岐精一, 矢頭治, 大村敏博
  • 学会等名: 平成22年度日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府)
  • 年月日: 2010-04-20
• [学会発表] 計画的な変異導入によるトリプトファン高蓄積イネの作出育種学研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 雑賀啓明,及川彰,松田史生,小野寺治子,斉藤和季,土岐精一
  • 学会等名: 日本育種学会第117回講演会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] タンパク質工学に基づいた遺伝子ターゲッティングによるトリプトファン強化イネの作出 (2009)
  • 著者名/発表者名: 雑賀啓明,小野寺治子,土岐精一
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2009-12-12
• [学会発表] Application possibility of CAF-1 mutant for gene targeting in rice (2009)
  • 著者名/発表者名: Abe K, Osakabe K, Endo M, Saika H, Nonaka S, Ohtsuki N, Takeda S, Miyao A, Hirochica H, Toki S
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] Molecular breeding of a tryptophan fortified rice via gene targeting (2009)
  • 著者名/発表者名: Saika H, Onodera H, Toki S
  • 学会等名: th International Rice Genetics Symposium and 7th International Symposium on Rice Functional Genomics
  • 発表場所: フィリピン、マニラ
  • 年月日: 2009-11-18
• [学会発表] Homologous recombination and gene targeting in rice (2009)
  • 著者名/発表者名: Toki S, Endo M, Saika H, Abe K, Umeda M, Osakabe K
  • 学会等名: The 9th International Plant Molecular Biology Congress
  • 発表場所: アメリカ、セントルイス
  • 年月日: 2009-10-29
• [学会発表] サトウキビ属野生種のアグロバクテリウムによる形質転換法の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中山繁樹, 刑部敬史, 市川裕章, 雑賀啓明, 土岐清一
  • 学会等名: 日本育種学会第116回講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] 薬剤選抜を利用しないイネ形質転換細胞の効率的な選抜法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 雑賀啓明, 土岐精一
  • 学会等名: 日本育種学会第116回講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2009-09-26
• [図書] Humana Press Transgenic Plants : Methods and Protocols(Methods in Molecular Biology) (2012)
  • 著者名/発表者名: Saika H, Onodera H, Toki S
  • 総ページ数: 497
• [図書] Transgenic Plants : Methods and Protocols (2012)
  • 著者名/発表者名: Saika H, Onodera H, Toki S
  • 総ページ数: 497
  • 出版者: Visual selection in rice : A strategy for the efficient identification of transgenic calli accumulating transgene products
• [産業財産権] 相同組換えを利用したイネアントラル酸合成酵素の改変 (2009)
  • 発明者名: 土岐精一,雑賀啓明
  • 権利者名: 土岐精一,雑賀啓明
  • 出願年月日: 2009-07-30