| 研究課題/領域番号 |
21K19127
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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 |
今井 亮三 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, エグゼクティブリサーチャー (90291913)
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| 研究分担者 |
佐分利 亘 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (00598089)
手塚 大介 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 (80964600)
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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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | genome-editing / starch biosynthesis / knock-in / gene targeting / wheat / ADP-グルコース / ショ糖合成酵素 / ジーンターゲティング / ゲノム編集 / ノックイン / タンパク質工学 / コムギ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
合成生物学やゲノム編集技術を統合し，新たな生物機能を創り上げるゲノムデザイン研究は，次世代の育種技術として注目されている．本研究では，酵素の分子デザインと独自のiPBノックイン技術を組み合わせ，全く新しいアプローチによる多収性コムギ創出の可能性に挑戦する．コムギのショ糖合成酵素（SUS）の改変より，デンプン合成の基質である ADP-glucoseを，ショ糖から1段階の反応で直接的に合成する経路を導入するという大胆な計画である．デンプン生合成が強化され，子実収量が大きく増大したコムギが創出されることが期待される．
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| 研究成果の概要 |
小麦の胚乳特異的なSUS3に四重変異を導入した変異酵素を作出し、酵素活性を比較したところ、四重変異酵素ではUDPに対する見かけのkcat/Kmは野生型酵素の1/400であったのに対し，ADPに対する見かけのkcat/Kmは野生型酵素の23倍になり、変異導入によりSUS3のUDP特異性をADP特異性へと改変できた。小麦DゲノムSUS3にゲノム編集で同様の四重変異を導入した。ゲノム編集系統のうち１つを使った収量調査を進めている、これまでに得られた結果からは、変異導入系統において、１個体あたりの総収量の増加は認められなかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
将来の食糧危機に備えるため作物の持つ修了ポテンシャルを高める遺伝改変が期待されている。従来型の育種の限界を超えて収量増を達成するためにはゲノム編集による遺伝改変も必要である。自由な遺伝改変が可能になるノックイン型ゲノム編集技術を用いて種子収量に関わる酵素の活性を変えるような遺伝子の書き換えに成功し、収量増へのポテンシャルが見出された。今後はさらに生育調査等を行い、品種育成につながっていくことが期待される。
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