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2023 年度 実施状況報告書

新規ゲノム編集技術を用いた葉緑体ゲノム上の有用SNPsの単離とその集積利用

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ1004
配分区分基金
研究機関東京大学

研究代表者

中里 一星  東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2025-03-31
キーワード葉緑体ゲノム / ランダム変異導入 / ゲノム編集 / 除草剤耐性
研究実績の概要

葉緑体ゲノムの特定の領域においてランダムに変異 [C:G対 (シトシンとグアニンのペア) からT:A対 (チミンとアデニンのペア) への塩基置換) を導入することを試み、「標的配列周辺において複数のアリルパターンを有する変異体集団の創出」に成功した。今後は、当初の目標である「標的配列周辺において多様なアリルパターンを有する変異体集団の創出」に取り組む。

葉緑体ゲノムは多くの植物種で母性遺伝し、そのような種では葉緑体ゲノムに除草剤耐性変異を有する個体を一代雑種育種の種子親として用いることで、除草剤耐性雑種種子を効率的に作出できると期待される。しかし、葉緑体ゲノムは改変困難であるため、これは実現されてこなかった。そこで、私たちは葉緑体ゲノム標的一塩基置換酵素ptpTALECDやptpTALECD_v2を用いて、シロイヌナズナ葉緑体ゲノムにコードされるD1タンパク質に特定のアミノ酸変異を導入した。この変異は、光合成細菌や藻類等を用いた先行研究で単離された変異で、市販の除草剤への耐性を付与することが知られている。本研究で作出したシロイヌナズナ変異体は、作物栽培時に推奨されている用量の除草剤を噴霧した後でも生存し (野生型個体は枯死した)、また除草剤非存在下での生育は野生型個体と同等だった (Nakazato et al., under revision)。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

葉緑体ゲノムの標的配列周辺において複数のアリルパターンを有する変異体集団の創出、ならびに葉緑体ゲノム改変による除草剤耐性個体の作出に成功したため。

今後の研究の推進方策

葉緑体ゲノムに変異導入するための酵素を改変することで、標的配列周辺において多様なアリルパターンを有する変異体集団を創出できるかどうかを検証する。また、作出した変異体の葉緑体ゲノムに追加の変異を導入することで、この変異体よりも除草剤耐性が強く、かつ生育が良い変異体を作出できるかどうかを検証する。

備考

28-33ページが担当箇所。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Characterization and development of a plastid genome base editor, <scp>ptpTALECD</scp>2023

    • 著者名/発表者名
      Nakazato Issei、Okuno Miki、Itoh Takehiko、Tsutsumi Nobuhiro、Arimura Shin‐ichi
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 115 ページ: 1151~1162

    • DOI

      10.1111/tpj.16311

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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
  • [雑誌論文] Genome Editing of Plant Mitochondrial and Chloroplast Genomes2023

    • 著者名/発表者名
      Arimura Shin-ichi、Nakazato Issei
    • 雑誌名

      Plant And Cell Physiology

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1093/pcp/pcad162

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 葉緑体ゲノムと植物ミトコンドリアゲノムの標的一塩基置換2024

    • 著者名/発表者名
      中里一星
    • 学会等名
      令和5年度東京大学低温科学研究センター研究交流会
  • [学会発表] 葉緑体ゲノム標的塩基編集による、除草剤メトリブジン耐性シロイヌナズナの作出2024

    • 著者名/発表者名
      中里一星、矢守航、松村浩由、奥野未来、堤伸浩、有村慎一
    • 学会等名
      日本育種学会第145回講演会(令和6年度春季大会)
  • [学会発表] Targeted base editing in the plant organellar genome2024

    • 著者名/発表者名
      中里一星、有村慎一
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Developing tools for targeted C-to-T base editing in the plastid and mitochondrial genome of Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Issei Nakazato, Miki Okuno, Yoshiko Tamura, Chang Zhou, Takehiko Itoh, Nobuhiro Tsutsumi, Hideki Takanashi, Shin-ichi Arimura
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
    • 国際学会
  • [学会発表] the 15th International Association for Plant Biotechnology Congress2023

    • 著者名/発表者名
      Issei Nakazato, Miki Okuno, Takehiko Itoh, Nobuhiro Tsutsumi, Shin-ichi Arimura
    • 学会等名
      Targeted C-to-T base editing in the plastid genome of Arabidopsis thaliana by plastid-targeting base editors, ptpTALECD and ptpTALECD_v2
    • 国際学会
  • [学会発表] Targeted C-to-T base editing in the organellar genome of Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Issei Nakazato
    • 学会等名
      IBMP JSPS Core-to-Core Joint Seminar
    • 国際学会
  • [学会発表] Targeted C-to-T base editing in the organellar genome of Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Issei Nakazato
    • 学会等名
      IJPB-INRAe JSPS Core-to-Core Joint Seminar
    • 国際学会
  • [学会発表] Targeted C-to-T base editing in the organellar genome of Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Issei Nakazato
    • 学会等名
      Humboldt-Univ Berlin JSPS Core-to-Core Joint Seminar
    • 国際学会
  • [学会発表] Targeted C-to-T base editing in the organellar genome of Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Issei Nakazato
    • 学会等名
      the 6th Plants and People Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 高活性型の塩基置換酵素ptpTALECD_v2を用いた、シロイヌナズナの葉緑体ゲノムの標的一塩基置換2023

    • 著者名/発表者名
      中里一星、奥野未来、伊藤武彦、堤伸浩、有村慎一
    • 学会等名
      第40回日本植物バイオテクノロジー学会 (千葉) 大会
  • [学会発表] シロイヌナズナのオルガネラゲノムの標的一塩基置換2023

    • 著者名/発表者名
      中里一星
    • 学会等名
      第40回日本植物バイオテクノロジー学会 (千葉) 大会
  • [学会発表] オルガネラゲノム編集一文字置換技術、最新情報と実際と2023

    • 著者名/発表者名
      中里一星、有村慎一
    • 学会等名
      日本育種学会第144回講演会(令和5年度秋季大会)
  • [学会発表] 葉緑体ゲノムと植物ミトコンドリアゲノムの標的塩基編集2023

    • 著者名/発表者名
      中里一星
    • 学会等名
      NGS EXPO 2023
    • 招待講演
  • [図書] ゲノム編集の最新技術と医薬品・遺伝子治療・農業・水畜産物・有用物質生産への活用2023

    • 著者名/発表者名
      執筆者:60名、技術情報協会
    • 総ページ数
      605
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      978-4-86104-978-1
  • [備考] Annual Report 2022

    • URL

      https://www.crc.u-tokyo.ac.jp/publication/annualreport/parts/AnnualReport2022.pdf

  • [産業財産権] METHOD FOR PRODUCING METRIBUZIN RESISTANT PLANTS2023

    • 発明者名
      有村慎一、中里一星
    • 権利者名
      有村慎一、中里一星
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      63/548,121
    • 外国

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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