人工ヌクレアーゼを用いた植物ゲノム育種技術の開発

利用人工核酸酶开发植物基因组育种技术

• 批准号: 14J00525
• 负责人: 安本 周平
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J00525/
• 关键词: ゲノム編集; 人工ヌクレアーゼ; TALEN; CRISPR-Cas; 植物ゲノム編集; ゲノム育種; 毛状根; CRISPR/Cas

人工ヌクレアーゼを用いたゲノム編集技術は新しい植物育種技術 (New Plant Breeding Techniques, NPBT) の一つであり，従来の突然変異導入を用いた育種では開発できない有用な作物を作出できることが期待されている．本研究は人工ヌクレアーゼを用いたゲノム編集技術を実用化に結びつけることを目的とし，人工ヌクレアーゼの植物細胞への導入方法と作成した人工ヌクレアーゼの簡便な活性評価について検討を行った。本年度は，昨年度に引き続き，作製した人工ヌクレアーゼ発現ベクターを植物細胞内で活性評価を行う系の構築を行った．昨年度までに CRISPR-Cas9 発現ベクターについては毛状根内での活性評価法を確立していたため，本年度は TALEN 発現ベクターの毛状根内での活性評価が可能かどうかの確認を行った．バイナリーベクターの ori を変更し，TALEN コード配列中にイントロン配列を挿入することで，発現ベクターの A. rhizogenes への導入に成功した．得られた A. rhizogenes を植物体に感染させることで毛状根を誘導し，植物内在の遺伝子への変異導入を確認することができた．また，CRISPR-Cas9 によって内在の特化代謝酵素遺伝子を破壊したトマト毛状根の代謝産物を分析したところ，特化代謝産物の蓄積パターンが大きく変化していることが確認され，当該酵素遺伝子が植物体内において実際に特化代謝産物の生産に関与することが強く示唆された．このように，毛状根培養とゲノム編集技術を組み合わせることで，作製した人工ヌクレアーゼの活性評価だけでなく，根で発現する酵素遺伝子の機能解析を簡便に行うことができることが示された．

Artificial plant breeding Techniques and New Plant breeding techniques (NPBT) have been developed to introduce new Plant breeding techniques into plants. In this study, the author made a study on the introduction of artificial cell culture into plant cells and the application of artificial cell culture in plant cell culture. This year, we started to construct artificial plant cells and evaluate the activity of plant cells. CRISPR-Cas9 was discovered last year and activity assessment in hairy roots was established. TALEN was discovered this year and activity assessment in hairy roots was confirmed. The change of origin of TALEN is made to the change of origin of TALEN. The change of origin of TALEN is made to the change of origin of TALEN. Rhizogenes were successfully imported. A. Rhizogenes infected plants, hairy roots induced, and plant genetic diversity confirmed. CRISPR-Cas9 was identified as an intrinsic enzyme for the production of specific metabolites in hairy roots and as a strong indicator of the enzyme's role in the production of specific metabolites in plants. The culture of hairy roots requires a combination of editing techniques, and the functional analysis of enzyme proteins developed by the roots is simple and easy to perform.

项目成果

TALENを用いたジャガイモグリコアルカロイド生合成酵素遺伝子の破壊

使用 TALEN 破坏马铃薯配糖生物碱生物合成酶基因

• 发表时间: 2014
• 作者: 安本周平;關 光;澤井 学;大山 清;梅基直行;佐久間哲史;山本 卓;斉藤和希;村中俊哉
• 通讯作者: 村中俊哉

トマトのトリテルペノイド生合成に関与する CYP716 family P450 酵素の解析

番茄三萜生物合成中CYP716家族P450酶的分析

• 发表时间: 2016
• 作者: Sawai;S.;Ohyama;K.;Yasumoto;S.;Seki;H.;Sakuma;T.;Yamamoto;T.;Takebayashi;Y.;Kojima;M.;Sakakibara;H.;Aoki;T.;Muranaka;T.;Saito;K.;Umemoto;N.;安本周平，關光，清水裕子，福島エリオデット，刑部敬史，刑部祐里子，村中俊哉;Shuhei Yasumoto and Toshiya Muranaka;安本周平，關光，清水裕子，福島エリオデット，村中俊哉
• 通讯作者: 安本周平，關光，清水裕子，福島エリオデット，村中俊哉

シロイヌナズナCYP716Aサブファミリー酵素遺伝子の機能解析

拟南芥CYP716A亚家族酶基因的功能分析

• 发表时间: 2016
• 作者: Shuhei Yasumoto;Hikaru Seki;Ery Odette Fukushima;Toshiya Muranaka;安本周平，福島エリオデット，關光，村中俊哉
• 通讯作者: 安本周平，福島エリオデット，關光，村中俊哉

トマトにおける CYP716A サブファミリー P450 酵素遺伝子の機能解析

番茄CYP716A亚家族P450酶基因的功能分析

• 发表时间: 2017
• 作者: Sawai;S.;Ohyama;K.;Yasumoto;S.;Seki;H.;Sakuma;T.;Yamamoto;T.;Takebayashi;Y.;Kojima;M.;Sakakibara;H.;Aoki;T.;Muranaka;T.;Saito;K.;Umemoto;N.;安本周平，關光，清水裕子，福島エリオデット，刑部敬史，刑部祐里子，村中俊哉
• 通讯作者: 安本周平，關光，清水裕子，福島エリオデット，刑部敬史，刑部祐里子，村中俊哉

Application of genome editing technology to reduce steroidal glycoalkaloids in potato

应用基因组编辑技术降低马铃薯中甾体配糖生物碱含量

• 发表时间: 2017
• 作者: Sawai;S.;Ohyama;K.;Yasumoto;S.;Seki;H.;Sakuma;T.;Yamamoto;T.;Takebayashi;Y.;Kojima;M.;Sakakibara;H.;Aoki;T.;Muranaka;T.;Saito;K.;Umemoto;N.;安本周平，關光，清水裕子，福島エリオデット，刑部敬史，刑部祐里子，村中俊哉;Shuhei Yasumoto and Toshiya Muranaka
• 通讯作者: Shuhei Yasumoto and Toshiya Muranaka