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2022 年度 実施状況報告書

mitoTALEN法を用いた植物ミトコンドリアゲノム修復と細胞質雄性不稔の解析

研究課題

研究課題/領域番号 19KK0391
研究機関東京大学

研究代表者

有村 慎一  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (00396938)

研究期間 (年度) 2020 – 2023
キーワードミトコンドリア
研究実績の概要

Jose Gualberto博士、2022年度はスウェーデンでの国際植物ミトコンドリア学会で両者発表するとともに対面研究打合せを行った。当該共同研究を実際に行っている現地大学院生の発表が当該学会国際植物ミトコンドリア会議で、優秀発表賞2名の1人に選ばれるなど、当該会議でも大きな反響を持って受け入れられた。Fracoise Budar博士とはZoom打合せを行い、こちらで用意し作成したゲノム編集酵素の発現ベクターをフランス現地に送付し、彼女の植物材料シロイヌナズナ細胞質雄性不稔株に導入した材料が完成し、これを解析してみたところ、ゲノム編集が極めて有効に機能し、標的DNAの切断削除、並びに植物表現型の変化が確認された。その後、ミトコンドリアゲノム配列の変化を次世代シークエンサーで解読してデータ解析の直前まで進んでおり、この解析の終了とともに投稿論文投稿ができるように部分分担執筆を行った。来年度中の論文掲載が見込まれる。2022年度はmitoTALEN技術を用いた共同研究が共著投稿論文としてPlant Journal誌とPlant Physiology誌に掲載され、対象植物や遺伝子の異なる多様な例を報告することができた。また、この期間途上でできた一文字編集技術では、植物ミトコンドリアゲノムでも標的一文字置換に成功し、こちらは指導大学院生が主著、研究代表者がラスト責任著者としてPNAS誌に発表することができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

コロナかのため現地滞在ができず交流という店では遅滞があり、最終年度を延長して現地への訪問と研究議論を行う予定であるが、研究そのものは材料の送付交換とzoomによる議論発達、意外な新規ゲノム編集技術(オルガネラゲノム一文字置換技術)に成功し発表することができ、またそれをもとにした国際共同研究が進展した。これらの順調な国際交流をもとに、学術振興会拠点形成事業に申請し、2023年4月から「植物オルガネラ研究の国際拠点形成」https://plant-organelle.jp
を開始することにつながり、当該フランスの研究者を含め、ドイツならびにそのほかの国とも五年間研究交流を拡大延長することにつながった。

今後の研究の推進方策

2023年の8月にJose Gualberto博士との共同研究打合せのために現地滞在予定であり、研究を論文化を検討する。Francoise Budar博士とも現地で研究打合せを行う。最後のデータ解析を共同で執り行い、論文の完成投稿を行う。そのほか国際拠点形成事業の研究協力者や相手先研究者と共同セミナを行い、拡大国際交流を進展させる。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件)

  • [雑誌論文] A Method for Precisely Identifying Modifications to Plant Mitochondrial Genomes by mitoTALENs2023

    • 著者名/発表者名
      Kazama Tomohiko、Arimura Shin-ichi
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: 2615 ページ: 365~378

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2922-2_25

  • [雑誌論文] <i>orf137</i> triggers cytoplasmic male sterility in tomato2022

    • 著者名/発表者名
      Kuwabara Kosuke、Arimura Shin-ichi、Shirasawa Kenta、Ariizumi Tohru
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 189 ページ: 465~468

    • DOI

      10.1093/plphys/kiac082

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Targeted base editing in the mitochondrial genome of <i>Arabidopsis thaliana</i>2022

    • 著者名/発表者名
      Nakazato Issei、Okuno Miki、Zhou Chang、Itoh Takehiko、Tsutsumi Nobuhiro、Takenaka Mizuki、Arimura Shin-ichi
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 ページ: e2121177119

    • DOI

      10.1073/pnas.2121177119

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] <scp>TALEN</scp> ‐mediated depletion of the mitochondrial gene <i>orf312</i> proves that it is a Tadukan‐type cytoplasmic male sterility‐causative gene in rice2022

    • 著者名/発表者名
      Takatsuka Ayumu、Kazama Tomohiko、Arimura Shin‐ichi、Toriyama Kinya
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 110 ページ: 994~1004

    • DOI

      10.1111/tpj.15715

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公開日: 2023-12-25  

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