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植物の量子ビーム突然変異誘発の分子機構解明と産業化に向けた新技術開発に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 24241028
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 量子ビーム科学
研究機関東北大学

研究代表者

日出間 純  東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (20250855)

研究分担者 坂本 綾子  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力研究部門量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (00354960)
土岐 精一  独立行政法人農業生物資源研究所, 農業生物先端ゲノム研究センター, ユニット長 (80212067)
雑賀 啓明  独立行政法人農業生物資源研究所, 農業生物先端ゲノム研究センター, 主任研究員 (20435613)
遠藤 真咲  独立行政法人農業生物資源研究所, 農業生物先端ゲノム研究センター, 主任研究員 (40546371)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
47,320千円 (直接経費: 36,400千円、間接経費: 10,920千円)
2014年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
2013年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
2012年度: 19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円)
キーワード突然変異育種 / DNA修復 / DNA損傷 / DNA二重鎖切断 / 非相同末端結合 / バランサークロモソーム / イオンビーム / 変異誘発機構 / イネ / シロイヌナズナ / 相同・非相同組換え / ゲノム不安定性 / 変異誘発
研究成果の概要

本研究では、植物のイオンビームによる突然変異誘発の特性を分子レベルで解明し、変異を高頻度で誘発し、効率的な育種素材を創成するために基盤を構築した。具体的には、(1)イオンビームによる突然変異誘発は、DNA二重鎖切断修復が深く関与し、(2)DNA二重鎖切断修復に関わる酵素の中でも、非相同末端結合経路で働くLigase4がキーとなっていること突き止め、Ligase4を欠失させることで、変異を高頻度で誘発できる可能性を示した。さらに、世代が変わってもこの変異誘発に重要なDNA修復酵素遺伝子対をヘテロで維持するシステムとして、バランサークロモソーム機能を利用できることを示した。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (18件) (うち査読あり 17件、 謝辞記載あり 10件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (26件) (うち招待講演 14件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Establishment of monitoring methods for autophagy in rice reveals autophagic recycling of chloroplasts and root plastids during energy limitation.2015

    • 著者名/発表者名
      Izumi M, Hidema J, Wada S, Kondo E, Kurusu T, Kuchitsu K, Makino A, Ishida H.
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 169 号: 4 ページ: 1307-1320

    • DOI

      10.1104/pp.114.254078

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Precision genome editing in plants via gene targeting and piggyBac-mediated marker excision.2015

    • 著者名/発表者名
      Nishizawa-Yokoi A, Endo M, Ohtsuki N, Saika H, Toki S
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 81 号: 1 ページ: 160-168

    • DOI

      10.1111/tpj.12693

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Whole-genome analysis of herbicide-tolerant mutant rice generated by Agrobacterium-mediated gene targeting2015

    • 著者名/発表者名
      Endo M, Kumagai M, Motoyama R, Sasaki-Yamagata H, Mori-Hosokawa S, Hamada M, Kanamori H, Nagamura Y, Katayose Y, Itoh T, Toki S
    • 雑誌名

      Plant and Cell physiology

      巻: 56 号: 1 ページ: 116-125

    • DOI

      10.1093/pcp/pcu153

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multigene knockout utilizing off-target mutations of the CRISPR/Cas9 system in rice2015

    • 著者名/発表者名
      Endo M, Mikami M, Toki S
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 81 号: 1 ページ: 41-47

    • DOI

      10.1093/pcp/pcu154

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Differential responses to high- and low-dose ultraviolet-B stress in tobacco Bright Yellow-2 cells2015

    • 著者名/発表者名
      Takahashi S, Kojo K.H, Kutsuna N, Endo M, Toki S, Isoda H, Hasezawa S
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 6 ページ: 254-254

    • DOI

      10.3389/fpls.2015.00254

    • NAID

      120007136348

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Positive-negative-selection-mediated gene targeting in rice2015

    • 著者名/発表者名
      Shimatani Z, Nishizawa-Yokoi A, Endo M, Toki S, Terada R
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 5 ページ: 748-748

    • DOI

      10.3389/fpls.2014.00748

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Overexpression of rice OsREX1-S, encoding a putative component of the core general transcription and DNA repair factor IIH, renders plant cells tolerant to cadmium- and UV-induced damage by enhancing DNA excision repair2014

    • 著者名/発表者名
      Shuta Kunihiro, 他8名
    • 雑誌名

      Planta

      巻: 239 号: 5 ページ: 1101-1111

    • DOI

      10.1007/s00425-014-2042-1

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transport of rice cyclobutane pyrimidine dimer (CPD) photolyase into mitochondria relies on a targeting sequence located in its C-terminal internal region.2014

    • 著者名/発表者名
      Takahashi S, Teranishi M, Izumi M, Takahashi M, Takahashi F and Hidema J.
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 79 号: 6 ページ: 951-963

    • DOI

      10.1111/tpj.12598

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The non-homologous end-joining pathway is involved in stable transformation in rice2014

    • 著者名/発表者名
      Saika H, Nishizawa-Yokoi A, Toki S
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 5 ページ: 560-560

    • DOI

      10.3389/fpls.2014.00560

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mutational effects of γ-rays and carbon ion beams in Arabidopsis seedlings2013

    • 著者名/発表者名
      R. Yoshihara, S. Nozawa, Y. Hase, I. Narumi, J. Hidema and A. N. Sakamoto
    • 雑誌名

      J. Radiat. Res.

      巻: (in press) 号: 4 ページ: 1050-1056

    • DOI

      10.1093/jrr/rrt007

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Abscisic acid is involved in the response of Arabidopsis mutant sad2-1 to ultraviolet-B radiation by enhancing antioxidant enzymes.2013

    • 著者名/発表者名
      Chen M, Zhang W H, Lv Z W, Zhang S L, Hidema J, Shi F M and Liu L L.
    • 雑誌名

      South African Journal of Botany.

      巻: 85 ページ: 79-86

    • DOI

      10.1016/j.sajb.2012.11.006

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Identification of a phosphorylation site in cyclobutane pyrimidine dimer photolyase of rice.2013

    • 著者名/発表者名
      Teranishi M, Nakamura K, Furukawa H and Hidema J.
    • 雑誌名

      Plant Physiology and Biochemistry

      巻: 63 ページ: 24-29

    • DOI

      10.1016/j.plaphy.2012.11.003

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Autophagy contributes to nighttime energy availability for growth in Arabidopsis.2013

    • 著者名/発表者名
      Izumi M, Hidema J, Makino A, Ishida H
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 161 号: 4 ページ: 1682-1693

    • DOI

      10.1104/pp.113.215632

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mutational effects of γ-rays and carbon ion beams in Arabidopsis seedlings2013

    • 著者名/発表者名
      Ryouhei Yoshihara
    • 雑誌名

      Journal of Radiation Research

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1050-1056

    • DOI

      10.1093/jrr/rrt074

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deficiency of autophagy leads to significant changes of metabolic profiles in Arabidopsis.2013

    • 著者名/発表者名
      Izumi M, Hidema J, Ishida H
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 8 号: 8 ページ: 443-443

    • DOI

      10.4161/psb.25023

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Augmentation of CPD photolyase activity in japonica and indica rice increases their UVB resistance but still leaves the difference in their sensitivities2012

    • 著者名/発表者名
      M.Teranishi
    • 雑誌名

      Photochem.Photobiol.Sci.

      巻: (未定)(In press) 号: 5 ページ: 812-820

    • DOI

      10.1039/c2pp05392f

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suppression of Ku70/80 or Lig4 leads to decreased stable transformation and enhanced homologous recombination in rice2012

    • 著者名/発表者名
      Nishizawa-Yokoi A, Nonaka S, Saika H, Kwon YI, Osakabe K, Toki S
    • 雑誌名

      New Phytol

      巻: 196 号: 4 ページ: 1048-1059

    • DOI

      10.1111/j.1469-8137.2012.04350.x

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Overexpression of OsRecQl4 and/or OsExo1 enhances DSB-induced homologous recombination in rice2012

    • 著者名/発表者名
      Kwon Y-I, Abe K, Osakabe K, Endo M, Nishizawa-Yokoi A, Saika H, Shimada H, Toki S
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol

      巻: 53 号: 12 ページ: 2142-2152

    • DOI

      10.1093/pcp/pcs155

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] An ion-beam induced balancer chromosome in Arabidopsis2015

    • 著者名/発表者名
      Ayako Sakamoto, Thi Thuong Lan Vo, Mutsumi Akita, Yoshihiro Hase
    • 学会等名
      第56回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      東京農業大学(世田谷区)
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Research of biological effect by solar radiation using exposure area at ISS platform2014

    • 著者名/発表者名
      Hidema J., A. Takahashi, K. Kobayashi. T. Ohnishi
    • 学会等名
      10th Asian Microgravity Symposium 2014 (AMS2014)
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2014-10-27 – 2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるイオンビーム誘発損傷の定量解析2014

    • 著者名/発表者名
      寺西美佳、山口弘子、坂本綾子、日出間純
    • 学会等名
      第9回 高崎量子応用研究シンポジウム
    • 発表場所
      高崎シティギャラリー
    • 年月日
      2014-10-09 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ISS曝露部実験施設を利用した太陽放射光のl植物(生物)影響解析の意義とその実現に向けて2014

    • 著者名/発表者名
      日出間純
    • 学会等名
      日本放射線影響学会第57回大会
    • 発表場所
      かごしま県民交流センター
    • 年月日
      2014-10-01 – 2014-10-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 基部陸上植物ゼニゴケの太陽放射線応答に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      一條拓巳、寺西美佳、三岡周子、西浜竜一、河内孝之、日出間純
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会第28回大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2014-09-22 – 2014-09-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] in vitro Screening of Target Kinases of AtATR2014

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto AN
    • 学会等名
      Plant Genome Stability and Change 2014
    • 発表場所
      Asilomer Conference Center (USA)
    • 年月日
      2014-07-17 – 2014-07-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Non-homologous end joining pathway is involved in stable T-DNA integration in rice2013

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Toki
    • 学会等名
      34th Annual Crown Gall Conference
    • 発表場所
      アイオワ・アメリカ
    • 年月日
      2013-11-23
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Gene-targeting-mediated mutagenesis in rice2013

    • 著者名/発表者名
      雑賀 啓明
    • 学会等名
      11th International Symposium on Rice Functional Genomics
    • 発表場所
      ニューデリー・インド
    • 年月日
      2013-11-22
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 高等植物における損傷乗り越え複製と突然変異2013

    • 著者名/発表者名
      坂本綾子、秋田睦、遠藤真咲、土岐精一
    • 学会等名
      日本放射線影響学会第56回大会
    • 発表場所
      ホテルグランパレス青森
    • 年月日
      2013-10-18 – 2013-10-20
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] イオンビームおよびガンマ線の植物の相同組換え活性に及ぼす効果2013

    • 著者名/発表者名
      坂本綾子、土岐精一、日出間純
    • 学会等名
      第8回高崎量子応用シンポジウム
    • 発表場所
      高崎シティーギャラリー
    • 年月日
      2013-10-11
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物における放射線誘発DNA損傷の定量解析2013

    • 著者名/発表者名
      寺西美佳, 山口弘子, 坂本綾子、土岐精一, 日出間純
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会・第27回大会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2013-09-27 – 2013-09-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 船外実験プラットフォーム利用実験施設Exposure area at ISS platform2013

    • 著者名/発表者名
      高橋照久、日出間純、小林憲正、大西武雄
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会・第27回大会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2013-09-27 – 2013-09-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高等植物の紫外線耐性機構の解明と耐性遺伝子資源の開発2013

    • 著者名/発表者名
      日出間純
    • 学会等名
      太陽紫外線防御委員会第23回シンポジウム
    • 発表場所
      神戸
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ゲノム安定性維持におけるAtRev1の様々な機能2013

    • 著者名/発表者名
      坂本 綾子
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Identification of putative mitochondrion and nucleus targeting sequences of triple-targeted CPD photolyase protein of rice plant2013

    • 著者名/発表者名
      Jun Hidema
    • 学会等名
      The 6th Asia & Oceania Congerence on Photobiology
    • 発表場所
      Sydney, NSW Australia
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物における放射線誘発DNA損傷の定量解析2013

    • 著者名/発表者名
      寺西美佳, 山口弘子, 坂本綾子、土岐精一, 日出間純
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会・第27回大会
    • 発表場所
      つくば
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] イオンビームおよびガンマ線の植物の相同組換え活性に及ぼす効果2013

    • 著者名/発表者名
      坂本 綾子
    • 学会等名
      第8回高崎量子応用シンポジウム
    • 発表場所
      高崎
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 高等植物における損傷乗り越え複製と突然変異2013

    • 著者名/発表者名
      坂本 綾子
    • 学会等名
      日本放射線影響学会第56回大会
    • 発表場所
      青森
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Gene-targeting-mediated mutagenesis in rice2013

    • 著者名/発表者名
      雑賀 啓明
    • 学会等名
      11th International Symposium on Rice Functional Genomics
    • 発表場所
      ニューデリー インド
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Non-homologous end joining pathway is involved in stable T-DNA integration in rice2013

    • 著者名/発表者名
      土岐 精一
    • 学会等名
      34th Annual Crown Gall Conference
    • 発表場所
      アイオワ USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 宇宙環境を利用した植物紫外線研究の新たな展開2012

    • 著者名/発表者名
      日出間純
    • 学会等名
      日本放射線影響学会 第55回大会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物を用いた太陽放射線誘発DNA損傷修復のリアルタイム観察系の検討2012

    • 著者名/発表者名
      寺西美佳, 山田道子, 高橋さやか, 高橋文雄, 日出間純
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会 第26回大会
    • 発表場所
      徳島
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] DNA修復欠損植物における誘発突然変異スペクトルの解析2012

    • 著者名/発表者名
      坂本 綾子
    • 学会等名
      第7回高崎量子応用シンポジウム
    • 発表場所
      高崎
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] イネにおける標的遺伝子改変技術の展望2012

    • 著者名/発表者名
      横井彩子, 刑部敬史, 雑賀啓明, 土岐精一
    • 学会等名
      イネ遺伝学・分子生物学ワークショップ2012
    • 発表場所
      奈良
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 配列特異的な人為的改変を可能にする遺伝子操作技術の開発と利用2012

    • 著者名/発表者名
      刑部敬史, 横井彩子, 權容益, 大槻並枝, 遠藤真咲, 雑賀啓明, 土岐精一
    • 学会等名
      30回日本植物細胞分子生物学会講演
    • 発表場所
      奈良
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Stimulation of homologous recombination in rice by enhanced resection of DSBs with OsRecQl4 and/or Exo12012

    • 著者名/発表者名
      Kwon Y-I, Abe K, Osakabe K, Endo M, Nishizawa-Yokoi A, Saika H, Toki S
    • 学会等名
      10th International Congress on Plant Molecular Biology
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 東北大学大学院生命科学研究科ゲノム継承システム分野

    • URL

      http://www.ige.tohoku.ac.jp/genome/index.htm

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
  • [備考] 東北大学大学院生命科学研究科 ゲノム継承システム分野

    • URL

      http://www.ige.tohoku.ac.jp/genome/index.htm

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 農業生物先端ゲノム研究センター ゲノム機能改変研究ユニット

    • URL

      http://www.nias.affrc.go.jp/org/Agrogenome/Engineering/index.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 日本原子力研究開発機構 医療・バイオ応用量子ビーム技術研究ユニット

    • URL

      http://www.taka.jaea.go.jp/rab_div/index_j.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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