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2015 年度 実施状況報告書

網羅的解析手法およびゲノム編集技術による銅苔の重金属耐性・蓄積機構の分子基盤解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K18824
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

野村 俊尚  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 特別研究員 (20722771)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードホンモンジゴケ / 重金属耐性 / コケ植物 / ゲノム編集 / CRISPR/Cas9システム
研究実績の概要

当該年度の研究計画に即し、銅耐性・蓄積能を有する銅苔であるホンモンジゴケへのゲノム編集技術CRISPR/Cas9システムの導入を試みた。まず、ホンモンジゴケのU6SnRNAプロモーター配列を用いたガイドRNA発現用ベクターおよび構成発現プロモーターによるCas9発現ベクターを作出した。葉緑体の分裂に関与するFtsZ2遺伝子をターゲットとして、プロトプラストへの一過的発現と再生および薬剤耐性選抜を行うという方法により、表現型(葉緑体の形態)に影響が生じた株を、5割以上の効率で得ることができた。さらに、単離した表現型の変化した株では、ゲノムDNA上におけるターゲット配列近傍にランダムな欠損および挿入変異が起こっていることも確かめた。また、確立した手法では、2種のガイドRNAを用いた数kbpの欠損導入や、他のセン類であるヒメツリガネゴケにおいても適用可能であることも確認している。ホンモンジゴケ原糸体におけるRNAシークエンスについては、まず本種の生育に悪影響が出ないレベルの銅添加(0.8 mM)培養条件で実施したが、銅の存在により顕著に発現誘導される重金属耐性・蓄積に関連する遺伝子を見出すことはできなかった。一方で、構成的に高発現している転写産物群の中に重金属結合能が推定されるタンパク質をコードするものが見出せている。現在は、上記のゲノム編集技術を用いた候補遺伝子の変異導入株の作出および表現系の解析を進めている。

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

初年度の主要な達成目標であるホンモンジゴケへのゲノム編集技術の導入に成功したことから、計画は順調に進んでいると考えられる。また、確立した手法は、目レベルで系統の異なるセン類(ヒメツリガネゴケ)においても適用可能であることも確認済みである。従って本手法はセン類において広く適用できる可能性が高く、例えば非モデルコケ植物種を材料に用いた植物の環境ストレス耐性や進化に関する研究の発展にも貢献できると考えられる。

今後の研究の推進方策

基本的には当初の計画通りに、研究を推進する予定であるが、可能であれば、より高濃度の銅添加処理時におけるトランスクリプトーム解析の実施を予定している。ゲノム編集技術に関しては、確立した手法におけるオフターゲット効果の度合いを確認し、大きな問題があるようであれば、その低減のための各手法の導入も試みる予定である。

次年度使用額が生じた理由

試薬消耗品類購入費には足りない程度のごく少額の残金が生じた。

次年度使用額の使用計画

当該年度に生じたごく少額の残金は、翌年度の試薬消耗品類の購入に企てる。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (3件)

  • [学会発表] Contribution of Copper-transporting P-type ATPase to copper tolerance in coppermoss Scopelophila cataractae2016

    • 著者名/発表者名
      Nomura T, Itouga M, Kato Y, Hasezawa S, Sakakibara H
    • 学会等名
      日本植物生理学会第57回年会
    • 発表場所
      岩手大学上田キャンパス (岩手県・盛岡市)
    • 年月日
      2016-03-18 – 2016-03-20
  • [学会発表] コケ植物にみられるニッチ戦略のための細胞分化 (シンポジウム: 細胞機能の変容と循環を視る~可逆性と不可逆性から探る 細胞分化の本質~)2015

    • 著者名/発表者名
      野村俊尚、若崎眞由美、上原由紀子、吉田拓広、小嶋美紀子、豊岡公徳、持田恵一、櫻井哲也、馳澤盛一郎、榊原均
    • 学会等名
      日本植物学会第79回大会
    • 発表場所
      新潟コンベンションセンター (新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2015-09-06 – 2015-09-08
  • [学会発表] ホンモンジゴケの無性芽に関する基礎的な解析2015

    • 著者名/発表者名
      野村俊尚、馳澤盛一郎 、榊原均
    • 学会等名
      日本蘚苔類学会第44回大会
    • 発表場所
      生涯学習館花の郷・茂来館 (長野県・佐久穂町)
    • 年月日
      2015-08-04 – 2015-08-06

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公開日: 2017-01-06  

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