| 研究課題/領域番号 |
19K22320
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| 研究機関 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 |
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研究代表者 |
吉田 均 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 研究領域長 (30355565)
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| 研究分担者 |
黒羽 剛 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 研究員 (50415155)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| キーワード | 閉花受粉性 / ゲノム編集 / 変異創成 / ベースエディター / アミノ酸置換 / 花器官 / 転写因子 / イネ |
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| 研究実績の概要 |
作物の実用形質の多くは、キー遺伝子の「マイルドな変異」によってもたらされるため、画期的な実用品種を作出するためには、多様な変異群の創出と最適変異の選抜の効率化が重要である。2018年のノーベル化学賞受賞でも注目を集めた指向性進化は、試験管内でのランダムな変異の創出と有用アリルの選抜によって最適変異を取得する手法であるが、これを進捗著しい次世代ゲノム編集技術と組み合わせることによって、これまでにない画期的な作物を創出することが可能となる。
本研究では、提案者らが見出したイネ閉花受粉性の改良をモデルとして、原因転写因子の指向性進化を行い、最適な活性を持つ変異を選抜する。さらに、次世代ゲノム編集技術を駆使してこの変異をイネに導入し、形質の最適化について実証する。
令和３年度は以下の研究を行った。
閉花受粉性イネ変異体spw1-cls1においては、SPW1転写因子のI45T変異がパートナーであるOsMADS2タンパク質との結合能を低下させ、閉花性および安定した稔実率をもたらすが、低温下ではSPW1-I45TとOsMADS2との結合が復活するため、spw1-cls1は開花してしまう。一方、よりシビアなspw1-cls2アリルでは、低温下でも開花しないが、稔実率が低下する。この問題を克服するため、酵母ツーハイブリッド（Y2H）法で新規変異を同定し、タンパク質立体構造予測プログラムAlphaFold2でOsMADS2との結合能を推定した。また、複数の塩基置換型ゲノム編集酵素を用い、イネにこれら変異を導入した。19種類のゲノム編集ベクターを用いて32種類のアミノ酸置換変異アリルの作出に成功し、３系統で閉花性を確認した。閉花性の指標となる鱗被の長さは変異部位によって多様であり、Y2H法の結果やモデルによる推定分子構造と一定の相関が見られた。本手法によって閉花性の精密調整が可能であることを実証した。
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