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

海藻快速育苗基因组编辑技术平台开发

• 批准号: 22K05802
• 负责人: 関 清彦
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Saga University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05802/
• 关键词: スサビノリ; ゲノム編集技術; プロトプラスト; ノリ糸状体プロトプラスト; プロトプラスト再分化

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。

At present, the cultivation of seaweed species is affected by environmental changes such as recent warming and so on. The development of molecular breeding methods is expected to improve the cultivation potential and environmental change of new varieties. In this study, the development of editing technology is expected to be carried out. This study is aimed at: (I) the construction of a large number of modulation systems for protozoa;(II) the development of a system for the use of protozoa;(III) the efficiency of thallus regeneration. This year, the construction of a large number of modulation systems has been improved, and the regeneration rate of fronds has been improved. Construction of in vitro secretion system of enzymes necessary for regulation of cell wall polysaccharide-decomposing enzymes (β-1,4-β-1,3-β-1,4-β-1,3-β-1,3-β-1,4-β-1,3-β-1,4-β-1,3-β-1,3-β-1,4-β-1,3-β-1,4-β-1,3-β-1,3-β-1,4-β-1,3-β-1,3-β-1,2-β-1,2-βThe BIC method is used to produce and cultivate BVIB, BVIB, VIB, VI The regeneration of the fronds of the plant was investigated by the research collaborators and the conditions for complete regeneration were discussed. The intercellular filling polysaccharide is composed of β-1,4-glucan, β-1,3-glucan and β-1,4-glucan. In 2023, we will use the compilation technology to construct the thallus regeneration rate.