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2021 年度 実施状況報告書

植物における放射線誘発突然変異のランダム性に関する分子生物学的検証

研究課題

研究課題/領域番号 19K12333
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

北村 智  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 上席研究員 (80370386)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード突然変異 / 放射線 / フラボノイド
研究実績の概要

本研究では、植物が合成するフラボノイド色素をマーカーとして、放射線による突然変異のランダム性について検証するとともに、放射線照射当代での突然変異の様相を明らかにすることを目的としている。これまでに、フラボノイド色素合成に着目し、放射線照射当代(M1)が形成する種子で変異形質を検出・比較する系、あるいは、M1植物の葉などの栄養組織で変異形質を検出・比較する系、を構築した。そこでまず、M1植物の葉などの栄養組織で変異形質を検出する系の実証実験を実施した。フラボノイド色素の一種であるアントシアニン合成に関する3遺伝子のヘテロ種子を作製し、ガンマ線を照射した。照射種子を発芽させ、M1植物が形成したロゼット葉で、アントシアニン欠損セクターが形成されることを確認した。このセクターは、照射した種子の段階で、ヘテロ座における3遺伝子のいずれかで突然変異が生じた1細胞が分裂することで形成されたと考えられたため、そのセクター組織を回収し、ゲノムDNAを抽出して、全ゲノム解析を実施した。その結果、M1組織でありながらもキメラレベルの低い状態を作り出すことに成功し、今までのM2以降のゲノム解析では検出が難しかった大規模変異を含む、大小さまざまな突然変異を網羅的に検出することに成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

コロナ感染拡大の影響による在宅勤務の増加に伴い、加速器運転時間が圧迫され、予定していた種子の色調変化を捉える照射実験を実施することができなかった。

今後の研究の推進方策

令和4年度は、限られた照射マシンタイムを有効に活用し、種子の色調変化を捉える照射実験を完了する。

次年度使用額が生じた理由

照射マシンタイムの削減により予定していた解析実験が実施できなかったため、次年度使用額が生じた。該当実験を次年度に実施する予定で、その費用に充当する。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Detection and characterization of genome-wide mutations in M1 vegetative cells of gamma-irradiated Arabidopsis2022

    • 著者名/発表者名
      Kitamura Satoshi、Satoh Katsuya、Oono Yutaka
    • 雑誌名

      PLOS Genetics

      巻: 18 ページ: e1009979

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1009979

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Consideration of conditions for extremely deep sequencing to detect mutations in plant DNA2022

    • 著者名/発表者名
      Ono Yutaka, Kitamura Satoshi, Sato Katsuya
    • 雑誌名

      QST Takasaki Annual Report 2020

      巻: QST-M-33 ページ: 77

  • [雑誌論文] Large DNA alterations detected in gamma-ray-irradiated Arabidopsis M1 plants2022

    • 著者名/発表者名
      Kitamura Satoshi、Satoh Katsuya、Oono Yutaka
    • 雑誌名

      QST Takasaki Annual Report 2020

      巻: QST-M-33 ページ: 80

  • [学会発表] シロイヌナズナ種皮形質を利用したガンマ線誘発突然変異のランダム性に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      北村 智, 稲村 莉英, 鳴海 一成, 大野 豊
    • 学会等名
      QST高崎サイエンスフェスタ2021
  • [備考] 世界初!変異処理した植物から、直接、DNA に生じた突然変異を全検出

    • URL

      https://www.qst.go.jp/site/press/20220121.html

  • [産業財産権] 同一細胞を起源とする生物組織又は生物細胞を選抜する方法、及びその利用2022

    • 発明者名
      北村 智, 佐藤 勝也, 大野 豊
    • 権利者名
      量研
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-006756

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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