土壌からのヒ素吸収を抑える未知の嫌気性代謝関連応答の解明

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では、イネにおいて根の嫌気性代謝を担うアルコールデヒドロゲナーゼ（ADH）の活性低下が土壌からのヒ素吸収を抑制するという発見に基づき、コメのヒ素低減技術開発に向けてそのメカニズムの解明を目指している。このヒ素吸収抑制効果が、嫌気性代謝のどのような変化が引き金となり、どのような応答（遺伝子発現の変化等）が起きることで発揮されるのかを明らかにするため、令和4年度は、様々なかたちで嫌気性代謝経路を変化させたイネの作出を試みた。具体的には、代表的な嫌気性代謝の反応であるアルコール発酵や乳酸発酵を担う酵素等の単独または複数同時破壊株作出を試みた。破壊対象の酵素はゲノム上で複数の遺伝子にコードされており、リソースとして破壊株が配布されていないものもあった。また、複数同時破壊株の作出は、従来行われてきた各々の単独破壊株の交配による方法では多大な時間がかかり、特にゲノム上で近接し強く連鎖する遺伝子については成功の可能性が極めて低いという問題があった。しかし、本研究では標的ゲノム配列を高効率で改変できるゲノム編集ツールの活用によりこれらの問題を解消し、１年で計画当初の目的としていた単独破壊株および複数同時破壊株を全て作出することに成功した。また、目的のメカニズム解明のために必要と考えられる嫌気性代謝酵素以外の因子群の解析も新たに計画に加え、遺伝子の破壊株と強発現株を作出した。これらの植物について、系統の整備を進め、ヒ素関連形質評価や遺伝子発現解析等に向けた条件検討を行なった。