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2023 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), 教授 (00396938)

研究期間 (年度) 2020 – 2024
キーワードミトコンドリア
研究実績の概要

フランスストラスブール大学のJose Gualberto博士とその大学院生との共同研究は順調に推移しており、植物ミトコンドリアDNAの狙った位置をゲノム編集技術で切断したのちのDNA修復について、さまざまな変異体との交配と其の後代の準備が完成し、それらのDNAの出力のさまざまな、予測内と予測外の変化が確認された。これらの結果を現地で整理するとともに、そこから生まれた新たな仮説をもとに、引き続きの新しい研究と実験計画をたて、今後の日仏での作業分担を行なって帰国した。引き続きそれぞれの国での作業を続けるとともに、フランス側で困難になっていたバイオインフォ解析について、日本側の共同研究者を新たに紹介しブレークスルーに繋がった。INRAeベルサイユでは、別の共同研究である、植物のミトコンドリアゲノムの未知ORFが引き起こす雄性不稔現象について、データ検証と論文執筆の最終段階の打ち合わせを行った。結果として標的とした遺伝子が正解であり、日本側の技術でこれを特異的に破壊することで雄性不稔現象が解消されることが明らかになり、またフランス側ではこの雄性不稔植物とその回復系統を用いて、ドイツの研究者とともに細胞内でのATP量変化などの細胞生理を詳細に行うことに成功した。後述するようにBiorRxiveとして論文公開し、年度末時点ではイギリスでの専門国際学術誌の審査-改訂-再審査中という段階にある。また、年度末に豪州の研究者2名に来日してもらい、国際シンポジウムで発表してもらうとともに共同研究、並びに植物オルガネラを標的とした、DNAゲノム編集技術とRNA編集技術について議論を行なった。

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

コロナによる閉鎖の間も両者でできる分担作業をやっていたことについて、直接に議論したことで、想定通り順調だった部分に加え、新しい研究課題が見つかり、議論が大変盛り上がった。引き続きの共同研究に繋がり、またJSPSのCore-to-Core事業に繋がり、また国際植物ミトコンドリア会議のフランス大会での議論の約束、並びにその次の国際会議の日本開催後押しをいただき、国際的に高い評価と日仏研究者の信頼と絆の形成につながった。また、年度末に豪州の研究者2名に来日してもらい、国際シンポジウムで発表してもらい、議論も深めることができた。

今後の研究の推進方策

ストラスブール大学とのDNA修復の研究は、ちょうど2024年度中に担当大学院生の学位取得を目指した論文投稿になりまとまる予定である。2024年5月末に上記国際植物ミトコンドリア会議ICPMB2024に合わせて渡仏して、発表と議論を行う。INRAeベルサイユとの共同研究はすでに研究が完了し、論文が国際誌に掲載されるか否か、引き続き論文執筆と審査過程への協調努力を行う。ICPMB2024には豪州の研究者らも参加発表するため、そこで引き続きの研究情報交換と協働を行う。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 オープンアクセス 4件、 査読あり 3件)

  • [雑誌論文] The mitochondrial<i>orf117Sha</i>gene desynchronizes pollen development and causes pollen abortion in the Arabidopsis Sha CMS2024

    • 著者名/発表者名
      Dehaene No?mie、Boussardon Cl?ment、Andrey Philippe、Charif Delphine、Brandt Dennis、Gilouppe Taillefer Cl?mence、Nietzel Thomas、Ricou Anthony、Simon Matthieu、Tran Joseph、Vezon Daniel、Camilleri Christine、Arimura Shin-ichi、Schwarzl?nder Markus、Budar Fran?oise
    • 雑誌名

      BioRxive

      巻: なし

    • DOI

      10.1101/2024.01.17.575984

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mitochondrial DNA editing in potato through mitoTALEN and mitoTALECD: molecular characterization and stability of editing events2024

    • 著者名/発表者名
      Nicolia Alessandro、Scotti Nunzia、D’Agostino Nunzio、Festa Giovanna、Sannino Lorenza、Aufiero Gaetano、Arimura Shin-ichi、Cardi Teodoro
    • 雑誌名

      Plant Methods

      巻: 20

    • DOI

      10.1186/s13007-023-01124-9

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mitochondrial genome editing of <i>WA352</i> via <scp>mitoTALENs</scp> restore fertility in cytoplasmic male sterile rice2024

    • 著者名/発表者名
      Zhou Jiawei、Nie Liyun、Zhang Shuo、Mao Hailiang、Arimura Shin-ichi、Jin Shuangxia、Wu Zhiqiang
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology Journal

      巻: 1 ページ: 1-3

    • DOI

      10.1111/pbi.14315

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Targeted A-to-G base editing in the organellar genomes of Arabidopsis with monomeric programmable deaminases2023

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

      Plant Physiology

      巻: 194 ページ: 2278~2287

    • DOI

      10.1093/plphys/kiad678

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著

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公開日: 2024-12-25  

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