Development of Genome Editing Technology Platform for Rapid Seedling Production of Seaweed

現在海苔養殖品種の殆どが、黒く艶のある高色調性とろけるような口溶けなどの付加価値のあるスサビノリであるが、近年の温暖化等環境変化により、深刻な影響を受けている。持続的な栽培可能な、環境変化に強い新品種の作出のため分子育種法の開発が期待されているおり、本研究ではノリプロトプラストを用いたゲノム編集技術の開発をめざす。本研究において、（Ⅰ）プロトプラストの大量調製システムの構築、（Ⅱ）プロトプラストを用いたゲノム編集システムの開発、（Ⅲ）葉状体再生率の効率化が大きな課題となる。本年度はプロトプラストの大量調製システムの構築を進めるとともに、葉状体の再生率向上のためのプロトプラスト作成方法について検討した。ノリプロトプラストの調製に必要な細胞壁多糖分解酵素（ポルフィラナーゼ、β-1,4-マンナナーゼ、β-1,3-キシラナーゼ）の大量生産系について、宿主としてBrevibacillusを用いた各酵素の菌体外分泌発現系を構築した。発現プラスミドは、BIC法（Brevibacillus In vivo Cloning法）により作成し、TMNm培地にて分泌生産させたところ、組換え酵素を大量生産（200 ｍｇ/Lから1.4 g/L）させることができた。プロトプラストからの葉状体の再生については、研究協力者からの「完全なプロトプラストを作成すると再生が不十分となる」という指摘から、プロトプラスト作出条件を検討した。細胞間充填多糖をポルフィラナーゼにより分解後、細胞壁構成多糖であるβ-1,4-マンナナーゼおよびβ-1,3-キシラナーゼの添加量を適度に抑えることにより、スフェロプラスト状の細胞が観察された。2023年度は、プロトプラストを用いたゲノム編集技術の構築と葉状体再生率の向上をめざすことにした。

現在海苔養殖品種の殆どが、黒く艶のある高色調性とろけるような口溶けなどの付加価値のあるスサビノリであるが、近年の温暖化等環境変化により、深刻な影響を受けている。持続的な栽培可能な、環境変化に強い新品種の作出のため分子育種法の開発が期待されているおり、本研究ではノリプロトプラストを用いたゲノム編集技術の開発をめざす。本研究において、（Ⅰ）プロトプラストの大量調製システムの構築、（Ⅱ）プロトプラストを用いたゲノム編集システムの開発、（Ⅲ）葉状体再生率の効率化が大きな課題となる。本年度はプロトプラストの大量調製システムの構築を進めるとともに、葉状体の再生率向上のためのプロトプラスト作成方法について検討した。ノリプロトプラストの調製に必要な細胞壁多糖分解酵素（ポルフィラナーゼ、β-1,4-マンナナーゼ、β-1,3-キシラナーゼ）の大量生産系について、宿主としてBrevibacillusを用いた各酵素の菌体外分泌発現系を構築した。発現プラスミドは、BIC法（Brevibacillus In vivo Cloning法）により作成し、TMNm培地にて分泌生産させたところ、組換え酵素を大量生産（200 ｍｇ/Lから1.4 g/L）させることができた。プロトプラストからの葉状体の再生については、研究協力者からの「完全なプロトプラストを作成すると再生が不十分となる」という指摘から、プロトプラスト作出条件を検討した。細胞間充填多糖をポルフィラナーゼにより分解後、細胞壁構成多糖であるβ-1,4-マンナナーゼおよびβ-1,3-キシラナーゼの添加量を適度に抑えることにより、スフェロプラスト状の細胞が観察された。2023年度は、プロトプラストを用いたゲノム編集技術の構築と葉状体再生率の向上をめざすことにした。