【研究】〈農研機構〉植物個体に直接遺伝子を導入する技術をコムギで開発

1しじみ ★2017/11/12(日) 00:19:09.32ID:CAP_USER
〈ポイント〉

農研機構生物機能利用研究部門は株式会社カネカと共同で、コムギを使って、植物個体に遺伝子を直接導入する技術を開発しました。
本手法は細胞培養や再分化が不要であり、これまでは遺伝子導入が難しかった様々なコムギ実用品種に適用可能です。
今後本手法を用いて、ゲノム編集等によるコムギの品種改良が加速すると期待されます。

〈概要〉

地球規模の環境変動が続くなか、作物にはこれまでにない環境ストレス耐性が求められます。
ゲノム編集など新たな技術を駆使して、従来育種では達成できないような形質を付与する必要性がますます高まっています。
しかし、作物への遺伝子導入は依然として難しく、コムギ、オオムギ、ダイズ、トウモロコシなどでは、
ある特定の品種にしか遺伝子導入ができず、国産の主要品種には不可能な場合がほとんどです。
例えばコムギでは実験品種の「Fielder」という海外品種には遺伝子導入が可能ですが、
「ゆめちから」「春よ恋」といった国産の主要な実用品種への導入は非常に困難です。
そこで本研究では、コムギを用いて「どんな品種にも遺伝子導入できる技術」の開発を目指しました。
開発された手法は、実用品種への導入でネックとなっていた細胞培養や再分化のプロセスが不要で、
「春よ恋」にも「Fielder」と同程度の効率で遺伝子導入が可能です。今後、本手法を用いて、
ゲノム編集等によるコムギの品種改良が加速すると期待されます。
また、この手法は、ダイズ、トウモロコシなどコムギ以外の作物にも適用可能と考えられます。
本成果は、英国の科学雑誌「サイエンティフィックレポーツ」に9月13日に掲載されました。

〈開発の社会的背景と経緯〉

植物に遺伝子を導入(染色体にDNAを導入)する技術としては、これまでアグロバクテリウム法1)や、パーティクルボンバードメント法2)が知られています。
いずれの方法もカルス3)と呼ばれる培養細胞を用いており、そこから葉や根を持った植物個体を再生4)させることが不可欠です。
しかし、培養や個体の再生といった過程は、多くの植物種で大変困難です。
特に優良形質を持った多くの作物の実用品種では、培養や個体再生の効率が極めて低いため、これまで遺伝子導入が困難でした。
そこで、農研機構と(株)カネカでは、培養細胞を使わずに植物個体に直接遺伝子(DNA)を導入する技術の開発を進めました。
植物の芽の先端(茎頂5))の生長点には、 L2(エルツー)層と呼ばれる未分化細胞層があり、その細胞層から生殖細胞が生まれると考えられています。
そこで、L2層の細胞に遺伝子を導入することにより、生殖細胞を通じて、次世代で遺伝子が導入したコムギ個体を得ることを目指しました。

〈研究の内容・意義〉

植物個体に遺伝子を直接導入する技術を開発し、iPB(アイピービー、in planta Particle Bombardment)法と命名しました。
iPB法では、種子胚茎頂に着目し、顕微鏡下、微細針を使って露出させた茎頂組織に、
金粒子にコートしたDNAをパーティクルボンバードメント法により撃ち込み、L2層の細胞に遺伝子(DNA)を導入します。
その結果、遺伝子が導入された花粉細胞や卵細胞などの生殖細胞が得られ、これらが受精することで、
次世代で遺伝子が導入されたコムギ個体が得られます

〈今後の予定・期待〉

今回開発されたiPB法はゲノム編集にも応用可能であり、現在、CRISPR-Cas96)によるコムギ実用品種のゲノム編集に取り組んでいます。
またiPB法は、トウモロコシ、ダイズ等他の作物にも応用可能と考えられ、これらの作物の実用品種への遺伝子導入やゲノム編集への利用が期待されます。

農研機構
http://www.naro.affrc.go.jp/publicity_report/press/laboratory/nias/078186.html#hyo1

続く)

2しじみ ★2017/11/12(日) 00:19:40.98ID:CAP_USER
続き)>>1

〈iPB法の特長〉

細胞培養や再分化が不要です。
実験用のコムギ品種に加え、これまで遺伝子導入が困難であったコムギ実用品種にも効率よい遺伝子導入が可能です。
緑色蛍光タンパク質遺伝子を導入したところ、実験用品種「Fielder」では、全個体の0.9%で遺伝子が導入されました。
さらに実用品種である「春よ恋」でも0.7%で遺伝子が導入されました。


〈用語の解説〉

1)アグロバクテリウム法
アグロバクテリウムという細菌は、DNAを植物細胞に移送させる性質があります。
植物に導入したいDNAを予めアグロバクテリウムに入れておき、その菌を植物に感染させることで、目的DNAを植物細胞に導入する方法です。
アグロバクテリウムに感染しない植物には適しません。

2)パーティクルボンバードメント法
金粒子表面にDNAを付着させ、高圧ガスの力で植物細胞にDNAを導入する方法です。導入遺伝子コピー数をコントロールできません。

3)カルス
植物組織をホルモン(オーキシンとサイトカイニン)存在下で培養すると、分裂活性の高い細胞塊が誘導されます。
これをカルスと呼びます。カルスは未分化の状態であり、ホルモン量の調節により葉や根を形成させることができます。

4)再生
カルス化した細胞から、葉や根の組織をもつ植物個体を分化させることです。

5)茎頂
茎の先端にあり、細胞分裂を続ける組織です。本研究では種子胚中の茎頂を用いました。

図1 開発した方法(iPB法)と従来法の比較
http://www.naro.affrc.go.jp/publicity_report/press/naro_press29114_nias29-13_zu1.png
図2 iPB法で緑色蛍光タンパク質の遺伝子を導入したコムギ「春よ恋」の芽生え
http://www.naro.affrc.go.jp/publicity_report/press/naro_press29114_nias29-13_zu2.png

農研機構
http://www.naro.affrc.go.jp/publicity_report/press/laboratory/nias/078186.html#hyo1

3名無しのひみつ2017/11/12(日) 01:20:44.36ID:zT82atNo
耐暑性の高い園芸植物を作って欲しいわ
関東南部でも簡単に育てられるブルーポピーとかデルフィニウムとか

4名無しのひみつ2017/11/12(日) 06:43:28.52ID:eOYtu/vw
これノーベル賞だな とんでもない技術で地球の人類を救うことになる。
日本でパイナップルやマンゴーが普通に栽培できるようになる

5名無しのひみつ2017/11/12(日) 09:16:24.79ID:p947AeCv
これで東京砂漠も緑の大地に生まれ変わるのか、、。

ムネアツだな。

6名無しのひみつ2017/11/12(日) 09:39:02.70ID:/tgy6K8B
あれっ? AAとかまだなのか…

7名無しのひみつ2017/11/12(日) 10:50:34.21ID:3sjyw0CZ
ラウンドアップ耐性作物に対抗する国産除草剤耐性作物を作ろうぜ。
もちろん除草剤と種苗のセットで。

モンサントに牛耳られっぱなしじゃダメだ。

8名無しのひみつ2017/11/12(日) 21:26:19.43ID:Ik/MxQOZ
じゃあ8粒コムギとかどんどん作って収穫量3倍増くらいやってくれwww

9名無しのひみつ2017/11/13(月) 11:01:29.14ID:egE3Xlh1
ウカノミタマ

10名無しのひみつ2017/11/13(月) 11:48:15.26ID:7Vh/mFLC
ボクも直接遺伝子を注入したいです(><)

11名無しのひみつ2017/11/13(月) 12:14:14.74ID:aq0qKyBM
花弁をウイルス液につけて遺伝子導入する方法じゃでだめなの?

12名無しのひみつ2017/11/13(月) 20:31:38.13ID:hGBs3Sxb
今後はイネ科のC4作物を2200kcall食ったら全必須アミノ酸を肉と同じ比率で
タンパク質換算で80g食えるような作物とかも出来るかな
ちょっとスポーツする人がベジタリアンに近い生活で健康に暮らせる

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