花粉数を制御する遺伝子ネットワークの解明と作物への応用

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K05976
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 角井 宏行 新潟大学, 自然科学系, 特任助教 (60783199)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 花粉数 / ゲノム編集 / シロイヌナズナ / スギ / 花粉症 / PRIMA / ゲノムワイド関連解析

研究実績の概要

花粉数は植物にとって次世代の子孫数に直結するため植物学上基本的かつ重要な形質である。一方で花粉症は世
界中で問題になっており、花粉形成の遺伝子を解析することは社会的な意義も大きい。そこで本研究では花粉数を制御する遺伝子を解析し、その知見を作物へ応用することを目的 とした。まず、花粉数を効率的に計測する手法を確立した。ゲノムワイド関連解析やゲノム編集などを行い、花 粉数を制御する遺伝子RDP1を同定した。トランスクリプトーム解析を行い、RDP1変異体で発現変動する遺伝子を 明らかにした。数多くのゲノム編集個体を作製する過程で効率的にゲノム編集個体を選抜できる手法PRIMAを開 発した。さらに無花粉スギMS4遺伝子座を解析し、TKPR1遺伝子の1塩基置換が無花粉スギの原因であることを明 らかにした。2020年から国際論文6報、日本語論文・解説4報、著書1件(分担執筆)、国際特許出願1件、企業とのライセンス契約1件、国内学会発表9件を行い、それらの成果について受賞3件、新聞主要紙掲載（朝日新聞および読売新聞）を含む多数のメディア報道がされた。これらの結果は今後の花粉数研究の基盤となるとともに、
無花粉スギのさらなる普及にも貢献するものと考えられた。

研究成果

• [国際共同研究] チューリヒ大学(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: チューリヒ大学
• [雑誌論文] Pollen Number and Ribosome Gene Expression Altered in a Genome-Editing Mutant of REDUCED POLLEN NUMBER1 Gene (2022)
  • 著者名/発表者名: Kakui Hiroyuki、Tsuchimatsu Takashi、Yamazaki Misako、Hatakeyama Masaomi、Shimizu Kentaro K.
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 12 ページ: 1-13
  • DOI: 10.3389/fpls.2021.768584
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 電気泳動でDNAの1塩基差を迅速・簡便に識別する遺伝子型判別法：PRIMA (2022)
  • 著者名/発表者名: 角井宏行、山﨑美紗子、清水健太郎
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 4 ページ: 601～
  • DOI: 10.18958/6991-00005-0000081-00
  • 国際共著
• [雑誌論文] ハイスループットな花粉数計測法の開発と、 スギ1 雄花あたりの花粉数に影響する要因についての研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 角井 宏行、釣崎 恵里子、柴田 嶺、佐々 英徳、森口 喜成
  • 雑誌名: 森林遺伝育種 巻: 11 ページ: 97～103
  • DOI: 10.32135/fgtb.11.2_97
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Factors Affecting the Number of Pollen Grains per Male Strobilus in Japanese Cedar (Cryptomeria japonica) (2021)
  • 著者名/発表者名: Kakui Hiroyuki、Tsurisaki Eriko、Shibata Rei、Moriguchi Yoshinari
  • 雑誌名: Plants 巻: 10 ページ: 856～856
  • DOI: 10.3390/plants10050856
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] PRIMA: a rapid and cost-effective genotyping method to detect single-nucleotide differences using probe-induced heteroduplexes (2021)
  • 著者名/発表者名: Kakui Hiroyuki、Yamazaki Misako、Shimizu Kentaro K.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/s41598-021-99641-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 花粉数を制御する遺伝子の発見 (2021)
  • 著者名/発表者名: 角井宏行、土松隆志、山﨑美紗子、清水健太郎
  • 雑誌名: バイオとインダストリー 巻: 79 ページ: 21-33
  • 国際共著
• [学会発表] 無花粉スギMS4の原因はCjTKPR1の1塩基置換変異である (2022)
  • 著者名/発表者名: 角井 宏行, 伊原 徳子, 長谷川 陽一, 釣崎 恵里子, 二村 典宏, 岩井 淳治, 樋口 有未, 藤野 健, 鈴木 穣, 笠原 雅弘, 山口 勝司, 重 信 秀治, 大谷 真広, 中野 優, 上野 真義, 森口 喜成
  • 学会等名: 日本育種学会第141回講演会
• [学会発表] 機能証明実験による無花粉スギMS4原因遺伝子の同定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 角井 宏行, 伊原 徳子, 長谷川 陽一, 釣崎 恵里子, 二村 典宏, 岩井 淳治, 樋口 有未, 藤野 健, 鈴木 穣, 笠原 雅弘, 山口 勝司, 重 信 秀治, 大谷 真広, 中野 優, 上野 真義, 森口 喜成
  • 学会等名: 第133回日本森林学会大会(招待講演)
  • 招待講演
• [学会発表] 効率的な花粉数計測法の開発とスギ雄花一粒あたりの花粉数に影響する要因 (2021)
  • 著者名/発表者名: 角井宏行, 釣崎恵里子, 柴田嶺, 佐々英徳, 森口喜成
  • 学会等名: 第132回日本森林学会
• [学会発表] “花粉数”から読みとく、植物種・研究分野を超えた現象の理解 (2021)
  • 著者名/発表者名: 角井宏行
  • 学会等名: 第一回超分野植物科学研究会
• [学会発表] 様々な植物に適用できる効率的な花粉数計測法の開発と スギ1雄花あたりの花粉数に与える要因について (2021)
  • 著者名/発表者名: 角井宏行, 釣崎恵里子, 柴田嶺, 佐々英徳, 森口喜成
  • 学会等名: 日本植物学会第85回大会
• [学会発表] DNAの1塩基差を迅速・簡便に判別できるPRIMA (Probe-induced heteroduplex mobility assay) 法の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 角井宏行, 山﨑美紗子, 清水健太郎
  • 学会等名: 日本育種学会 第140回講演会
• [学会発表] 電気泳動でDNAの1塩基差を迅速・簡便・安価に判別できるPRIMA法の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 角井宏行, 山﨑美紗子, 清水健太郎
  • 学会等名: 北陸植物学会 2021年度大会
• [学会発表] PRIMA: a simple and rapid genotyping method to detect single-nucleotide differences by probe-induced heteroduplex mobility assay (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Kakui, Misako Yamazaki, Kentaro K Shimizu
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会(国際学会)
• [備考] researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/kakuihiroyuki