研究課題
イチゴは匍匐枝（ランナー）による栄養繁殖性を示し、特殊な環境適応様式を持つと推測される。モデル品種二倍体イチゴであるFragaria vescaは、全ゲノムが解読されたが、環境応答や生長分化については分子レベルでの解明は、モデル植物と比較して進んでいなかった。我々はバラ科のモデルあるいは栄養繁殖性のモデルとして、F. vescaを用いて、その環境適応の分子制御機構を明らかにすることを目的とし、植物の枝分かれや環境応答に重要なストリゴラクトン(SL)受容体DWARF14 (D14)をゲノム編集にて変異を導入して、その表現型を解析した。FvD14のゲノム上の２箇所を標的としてgRNA(gRNA1およびgRNA2)を設計し、当研究室でこれまで構築した高効率CRISPR/Cas9ベクターにそれぞれの標的配列を導入しF. vescaに形質転換した。その結果、形質転換当代において体細胞レベルでバイアレリック変異を示す系統がgRNA1およびgRNA2のどちらの配列を用いた場合においても高い効率で得られることが明らかになった。変異配列の詳細を解析した結果、fvd14ノックアウト (bi-allelicあるいはhomo変異体)が複数系統得られたことが明らかになった。fvd14変異体は野生型に比べロゼット葉、ランナーおよび花数が増加しており、またランナーの維管束発達が遅延していた。さらに、fvd14変異体は野生型に比べ気孔開口の程度が高くなっており環境因子に対する応答性が異なることが示唆されたが、アブシジン酸(ABA)による気孔閉口は野生型と同程度の応答性を示した。今後、イチゴにおけるSLの生長分化と環境応答の機能について詳細解明を行う予定である。
2: おおむね順調に進展している
現在までのところ、当初の研究計画通りにイチゴゲノム編集の構築およびストリゴラクトン受容体d14ノックアウト変異体作製が完了した。構築した変異体系統を用いて栄養繁殖および環境応答に関わる表現型解析に着手し、イチゴ においてD14が欠損することにより、枝分かれにおける形態に著しい影響が見出されることが明らかとなった。以上より、本研究は、当初の計画通りに順調に実験を進められている。
イチゴにおいてストリゴラクトン受容体が欠損することにより、F. vescaの栄養繁殖に関わる表現型が大きく変化することが明らかになった。今後は乾燥ストレスなどへの応答に関わる表現型や遺伝子発現に対する影響を詳細解析し、ストリゴラクトンが制御するイチゴの環境応答の分子機構を解明する予定である。
当初、2020年4月初旬に開催予定であった国際会議Keystone Symposia "Plant Genome Engineering"（米国コロラド州）に参加するため、2019年の予算にて参加費や旅費を利用していたが、新型コロナの拡大のため、会議が中止となり、2020年度に物品費での使用予定に変更した。
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Science Advances
巻: 5 ページ: -
doi: 10.1126/sciadv.aax9067
