汎用性および実用性を高める新たな樹木ゲノム編集技術の確立

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本研究では、樹木のゲノム編集技術の汎用性および実用性を高めるために、新たなゲノム編集技術を確立する。具体的な研究目的は、①ポプラ・スギ以外の樹木へゲノム編集技術を拡大するためのユーカリのゲノム編集技術の開発、②交配による非組換え型ゲノム編集スギへの転換技術の開発、③樹木（スギ）の複数の性質（遺伝子）を同時にゲノム編集するためのマルチプレックスゲノム編集技術の開発である。フィトエン不飽和化酵素（PDS3）遺伝子をゲノム編集するためのCRISPR/Cas9ベクターを導入した遺伝子組換えユーカリ（Eucalyptus camaldulensis）の内、白化した葉を持つ２系統についてPDS3遺伝子の変異を調べた。その結果、PDS3遺伝子の標的部位近傍に塩基の欠失や挿入があり、PDS3遺伝子がゲノム編集されていることが分かった。しかし、変異がないPDS3遺伝子も検出されたことから、得られたゲノム編集ユーカリは２系統ともキメラ個体であることが分かった。CjACOS5遺伝子をゲノム編集した無花粉スギと非組換えのスギ品種を交配して得られた種子（F1）から育成した16系統の苗木にジベレリンを散布し、花成を誘導した。雄花および雌花が着花したので花粉を採集し、系統の異なるF1の雌花に受粉させて交配を行った。2023年の秋にはF2の種子が得られる予定である。マルチプレックスゲノム編集技術のために、最初に、スギのMS1遺伝子の２か所を切断するゲノム編集用ベクターを作製した。ベクターをスギの細胞に導入し、カナマイシン耐性細胞を選抜し、遺伝子変異を調べたところ、MS1遺伝子の２か所の標的部位近傍に塩基の欠失や挿入が見られた。また、２か所の標的部位を含む広いDNA領域を欠失している変異も見つかり、スギのDNAの複数個所を同時にゲノム編集することが可能と考えられた。