| 研究課題/領域番号 |
21K19120
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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 | 九州大学 |
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研究代表者 |
東江 栄 九州大学, 農学研究院, 教授 (50304879)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | CAM / 概日リズム / ゲノム編集 / 光合成 / シスエレメント / DMS-PCR / プライム編集 / C3 / DMS-seq / アイスプラント / 遺伝子組み換え / CAM型光合成 / C3型光合成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，作物の光合成をCAM（Crassulacean Acid Metabolism）型に改変して，耐乾性及び耐塩性を持たせることを目的とする。CAMはサボテンなどが行う光合成の一様式で，夜に気孔を開き昼は気孔が閉じる。そのため，耐乾性及び耐塩性が他の光合成型の植物より著しく高い。作物（C3植物）にCAMを駆動させるために，C3植物にCAM関連遺伝子を導入する従来法に加え，C3植物が本来持っているCAM遺伝子の発現調節部位を編集して，発現する時間を変化させる。これまでのCAM遺伝子の転写調節機構に関する知見を用い，最新のゲノム機能解析やゲノム編集技術をあわせ，炭酸固定機能の改変を試みる。
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| 研究成果の概要 |
本研究は，作物の光合成を改変して作物に極耐乾性及び耐塩性を持たせることを最終目標とする。作物（C3植物）にCAMを駆動させるため，C3植物のもつCAM遺伝子の転写制御配列を編集して，関連遺伝子を時計遺伝子の制御下におく。編集部位を特定するために，CAM遺伝子の発現を制御するシスエレメント及び転写調節因子を同定し，CAMの駆動に必要な因子を明確にすることを目的とする。C3植物のCAM関連遺伝子の発現調節因子を同定し，ゲノム編集によって改変すべき配列を特定した。プライム編集を行うためのベクターを作成した。また、アイスプラントのC3-CAM変換に関与するシス因子および転写調節因子を同定した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
CAM植物はC3植物から進化したと考えられている。C3植物のもつCAM光合成遺伝子はCAM植物と同じ反応を触媒するが，発現する時間が異なる。CAM型光合成の進化は，生物時計の制御する転写調節機構を獲得した過程とみなされる。本研究は，新しいゲノム機能解析及びゲノム編集技術を駆使して，植物が本来もっている遺伝子の発現調節部位に比較的小さな変異を挿入して炭酸固定能を改変しようとした。その成果は，ストレス耐性作物の創出，CAMの進化過程の分子機構及びCAMの生理学的意義の解明等にとって重要な知見となる。光合成の進化の過程を追認し再現するという挑戦的研究として高い可能性を有する研究である。
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