• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

ムギ類由来のアグロバクテリア内生菌による穀類植物の形質転換

研究課題

研究課題/領域番号 23K21185
補助金の研究課題番号 21H02167 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分39010:遺伝育種科学関連
研究機関広島大学

研究代表者

鈴木 克周  広島大学, 統合生命科学研究科(理), 研究員 (50221320)

研究分担者 力石 和英  岡山大学, 資源植物科学研究所, 助教 (90220798)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2024年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2023年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2021年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワードアグロバクテリウム / 植物形質転換 / Riプラスミド / 植物内生菌 / 植物ホルモン / 内生菌 / Agrobacterium / Tiプラスミド / アグロバクテリア / DNA輸送 / 病原性プラスミド / 内生細菌 / ムギ
研究開始時の研究の概要

主要穀物種は単子葉植物であり、病原性アグロバクテリア(Agrobacterium tumefaciens)による感染を受けず、ムギ類に代表されるようにアグロバクテリアを用いる形質転換が難しい。本研究は植物の形質転換問題、殊にムギ類の形質転換を改善することを大目標とする。先ず、コムギから単離したアグロバクテリア内生菌株を植物形質転換に汎用的に利用できるドナー株に改変加工し、胚性カルスの形質転換へ適用する試験を行い、どのような特性を持つか明らかにする。また、イネの種子から単離し形質転換へ適用できるか試験する。有用株化した内生細菌株を公開し、広く活用できるように整備することも本研究の目的である。

研究実績の概要

前年度に作成したT-DNA領域削除加工用プラスミドを使用して、T-DNA領域を欠くpRiNR3プラスミド(pRiNR3_TL)を作成できた。pRiNR3_TLを持つNR3株は酵母菌をDNA受容生物とする実験でモデルT-DNAプラスミドを順調に輸送できたので、植物用バイナリープラスミドを装備させてタバコ培養細胞の形質転換を行った。その結果、世界で汎用的に使用されている有用アグロバクテリア菌株EHA105よりも明瞭に高頻度で形質転換できた。穀類植物の形質転換に供試したところ長い選抜培養期間中に抗生物質でアグロバクテリア抑制できず増殖してしまうことがしばしばあった。この問題を解決するために、トリプトファン合成遺伝子を破壊した変異体アグロバクテリア菌株を作成した。
pRiNR3上に植物ホルモン合成機能を担うと考えられる遺伝子クラスターについても欠失変異体を作成した。野生型pRiNR3を持つ菌株の培養液は高いサイトカイニン活性を示したのに対して、遺伝子クラスターを欠く変異体の培養液ではサイトカイニン活性が無いことから、推定通り遺伝子クラスターはサイトカイニン合成機能を持つと判断した。
イネから単離した内生菌アグロバクテリア菌株4株については、ムギ類植物体から単離したA. tumefaciens以外の内生菌アグロバクテリア菌株7株と合わせて解析した。計11菌株は形質およびDNA配列がよく保存されて同じ種に属すると考えれらた。4つのゲノムタイプへと分類できた。イネからの単離株菌数は少数ながら、ムギ類植物体からの単離株よりも多様性が高いことも把握できた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

コムギ由来の内生菌株が持つpRiNR3プラスミドのT-DNA領域を欠失させる操作が完了し、タバコ培養細胞を使用した形質転換能力を評価したところ、既存有用株よりも高い能力を持つことがわかった。一方、選抜に長い期間を要する形質転換では、アグロバクテリアを抑制できず増殖してしまう現象もあった。
他の項目は予定通り、あるいは予想外に進捗した。
研究課題全体としてはおおむね順調といえよう。

今後の研究の推進方策

T-DNA領域を欠くpRiNR3プラスミドを持つアグロバクテリア株は、タバコ培養細胞を高頻度に形質転換できた。この有用形質にpRiNR3上の遺伝子によるサイトカイニン合成機能が寄与するか解析する。
選抜培養期間中に抗生物質で内生アグロバクテリア株を抑制できず増殖してしまうことがしばしば生じたので、この問題を解決するためにトリプトファン合成遺伝子を破壊した変異体アグロバクテリア菌株を作成した。この変異体を用いて植物形質転換実験を行う。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] フランス国立農業研究所(INRA)/リヨン第1大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] フランス国立農業研究所(INRA)/リヨン第1大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] リヨン第1大学/INRA(フランス)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Construction of versatile yeast plasmid vectors transferable by Agrobacterium-mediated transformation and their application to bread-making yeast strains2023

    • 著者名/発表者名
      K Kiyokawa, S Yamamoto, K Moriguchi, M Sugiyama, T Hisatomi, K Suzuki
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 136 号: 2 ページ: 142-151

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2023.04.006

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 小麦内生菌アグロバクテリアで見つかったRiプラスミドの構造決定2024

    • 著者名/発表者名
      鈴木克周,清川一矢,谷 明生,力石和英
    • 学会等名
      岡山大学資源植物科学研究所共同研究成果発表会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] コムギ内生菌アグロバクテリウムのサイトカイニン合成と合成遺伝子クラスター2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木克周,清川一矢,篠山貴史,力石和英
    • 学会等名
      日本分子生物学会 2023年12月6日 神戸国際会議場
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Smart molecule and gene cluster for host plant interaction noticed by genome analysis of an Agrobacterium tumefacience strain NR32023

    • 著者名/発表者名
      Katsunori Suzuki, Kazuya Kiyokawa, Byoungwoo Kang, Eri Tsutiya, Akio Tani, Kazuhide Rikiishi
    • 学会等名
      5th International Seminar on Smart Molecule of Natural Resources-Asian Federation of Biotechnology (5th ISSMART-AFOB) 2023, 2023年10月17日-18日, Universitas Brawijaya, Malang, Indonesia
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 小麦内生菌アグロバクテリアで見つかったRiプラスミドの構造決定2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木克周,清川一矢,谷 明生,力石和英
    • 学会等名
      岡山大学資源植物科学研究所共同研究成果発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] コムギから単離した内生アグロバクテリア菌株NR3の特性とゲノム2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木克周1,清川一矢,谷明生,力石和英
    • 学会等名
      デザイン生命工学研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] コムギの根から単離したアグロバクテリア菌株NR3の特性とゲノム2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木克周・清川一矢・谷明生・力石和英
    • 学会等名
      第7回 デザイン生命工学研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi