解説

イネのゲノム編集 - その動向と展望 -
イネの遺伝子を狙いどおりに改変

Vol.55 No.10 Page. 676 - 683 (published date : 2017年9月20日)
雑賀 啓明1, 土岐 精一1,2
  1. 農業・食品産業技術総合研究機構生物機能利用研究部門遺伝子利用基盤研究領域先進作物ゲノム改変ユニット
  2. 横浜市立大学木原生物学研究所植物分子育種科学部門
vol55_10

 

概要原稿

ゲノム編集は標的遺伝子を狙って改変することができる技術であり，新しい育種技術（New Plant Breeding Techniques）の一つに分類される．ゲノム編集技術は，人工制限酵素と呼ばれる，標的遺伝子を切断できるように人為的に設計したヌクレアーゼの研究開発が近年急速に進展したことにより，さまざまな生物種で広く利用されるようになった．図1に示すとおり，ゲノム編集技術は，標的変異（targeted mutagenesis）と標的組換え（gene targeting; GT）の2つの方法に大別される．OECDの報告書では，標的変異をSDN (site-directed nucleases)-1（報告書ではZFN-1と表記），GTによって1～数塩基の小さい変異が導入されるものをSDN-2, 遺伝子発現カセットなど大きな変異が導入されるものをSDN-3と分類している(1)．本稿では，最も重要な穀物の一つであり，かつゲノム編集の論文が多数発表されているイネに焦点を絞り，ゲノム編集研究の現状と今後の見通しについて概説する．

リファレンス

  1. 1) OECD: New plant breeding techniques. Stateof-the-art and prospects for commercial development, ftp://s-jrcsvqpx102p.jrc.es/pub/EURdoc/EURdoc/JRC65265_RR.pdf. (2011)
  2. 2) H. Puchta & F. Fauser: Plant J., 78, 727 (2014).
  3. 3) Y. Yagi, M. Shirakawa & T. Nakamura: Nature, (2015), Sponsor feature.
  4. 4) B. Enghiad & H. Zhao: ACS Synth. Biol., 6, 752 (2017).
  5. 5) M. Endo, M. Mikami & S. Toki: Plant Cell Physiol., 56, 41 (2015).
  6. 6) A. Nishizawa-Yokoi, T. Cermak, T. Hoshino, K. Sugimoto, H. Saika, A. Mori, K. Osakabe, M. Hamada, Y. Katayose, C. Starker et al.: Plant Physiol., 170, 653 (2016).
  7. 7) M. Mikami, S. Toki & M. Endo: Plant Cell Rep., 34, 1807 (2015).
  8. 8) M. Mikami, S. Toki & M. Endo: Plant Mol. Biol., 88, 561 (2015).
  9. 9) X. L. Ma, Q. L. Zhu, Y. L. Chen & Y. G. Liu: Mol. Plant, 9, 961 (2016).
  10. 10) X. Tang, X. L. Zheng, Y. P. Qi, D. W. Zhang, Y. Cheng, A. T. Tang, D. F. Voytas & Y. Zhang: Mol. Plant, 9, 1088 (2016).
  11. 11) H. Kaya, M. Mikami, A. Endo, M. Endo & S. Toki: Sci. Rep., 6, 26871 (2016).
  12. 12) A. Endo, M. Masafumi, H. Kaya & S. Toki: Sci. Rep., 6, 38169 (2016).
  13. 13) X. X. Hu, C. Wang, Y. P. Fu, Q. Liu, X. Z. Jiao & K. J. Wang: Mol. Plant, 9, 943 (2016).
  14. 14) M. Mikami, S. Toki & M. Endo: Plant Cell Physiol., 57, 1058 (2016).
  15. 15) I. M. Slaymaker, L. Y. Gao, B. Zetsche, D. A. Scott, W. X. Yan & F. Zhang: Science, 351, 84 (2016).
  16. 16) B. P. Kleinstiver, V. Pattanayak, M. S. Prew, S. Q. Tsai, N. T. Nguyen, Z. Zheng & J. K. Joung: Nature, 529, 490 (2016).
  17. 17) S. Luo, J. Li, T. J. Stoddard, N. J. Baltes, Z. L. Demorest, B. M. Clasen, A. Coffman, A. Retterath, L. Mathis, D. F. Voytas et al.: Mol. Plant, 8, 1425 (2015).
  18. 18) T. J. Stoddard, B. M. Clasen, N. J. Baltes, Z. L. Demorest, D. F. Voytas, F. Zhang & S. Luo: PLOS ONE, 11, e0154634 (2016).
  19. 19) J. W. Woo, J. Kim, S. Il Kwon, C. Corvalan, S. W. Cho, H. Kim, S. G. Kim, S. T. Kim, S. Choe & J. S. Kim: Nat. Biotechnol., 33, 1162 (2015).
  20. 20) S. Svitashev, C. Schwartz, B. Lenderts, J. K. Young & A. M. Cigan: Nat. Commun., 7, 13274 (2016).
  21. 21) Z. Liang, K. L. Chen, T. D. Li, Y. Zhang, Y. P. Wang, Q. Zhao, J. X. Liu, H. W. Zhang, C. M. Liu, Y. D. Ran et al.: Nat. Commun., 8, 14261 (2017).
  22. 22) H. Zhou, B. Liu, D. P. Weeks, M. H. Spalding & B. Yang: Nucleic Acids Res., 42, 10903 (2014).
  23. 23) J. Li, Y. Sun, J. Du, Y. Zhao & L. Xia: Mol. Plant, 10, 526 (2017).
  24. 24) Y. Lu & J. K. Zhu: Mol. Plant, 10, 523 (2017).
  25. 25) Z. Shimatani, S. Kashojiya, M. Takayama, R. Terada, T. Arazoe, H. Ishii, H. Teramura, T. Yamamoto, H. Komatsu, K. Miura et al.: Nat. Biotechnol., 35, 441 (2017).
  26. 26) R. Terada, H. Urawa, Y. Inagaki, K. Tsugane & S. Iida: Nat. Biotechnol., 20, 1030 (2002).
  27. 27) M. Endo, K. Osakabe, K. Ono, H. Handa, T. Shimizu & S. Toki: Plant J., 52, 157 (2007).
  28. 28) H. Saika, A. Oikawa, F. Matsuda, H. Onodera, K. Saito & S. Toki: Plant Physiol., 156, 1269 (2011).
  29. 29) R. Terada, M. Nagahara, K. Furukawa, M. Shimamoto, K. Yamaguchi & S. Iida: Plant Biotechnol., 27, 29 (2010).
  30. 30) A. Nishizawa-Yokoi, M. Endo, N. Ohtsuki, H. Saika & S. Toki: Plant J., 81, 160 (2015).
  31. 31) 雑賀啓明：JATAFFジャーナル4, 59 (2016).
  32. 32) S. Iida & R. Terada: Curr. Opin. Biotechnol., 15, 132 (2004).
  33. 33) H. Saika & S. Toki: Jpn. Agric. Res. Q., 43, 81 (2009).
  34. 34) K. Ozawa, Y. Wakasa, Y. Ogo, K. Matsuo, H. Kawahigashi & F. Takaiwa: Plant Cell Physiol., 53, 755 (2012).
  35. 35) H. Saika & S. Toki: Plant Cell Rep., 29, 1351 (2010).
  36. 36) F. Fauser, N. Roth, M. Pacher, G. Ilg, R. Sanchez-Fernandez, C. Biesgen & H. Puchta: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 109, 7535 (2012).
  37. 37) N. J. Baltes, J. Gil-Humanes, T. Cermak, P. A. Atkins & D. F. Voytas: Plant Cell, 26, 151 (2014).
  38. 38) T. Cermak, N. J. Baltes, R. Cegan, Y. Zhang & D. F. Voytas: Genome Biol., 16, 232 (2015).
  39. 39) N. M. Butler, N. J. Baltes, D. F. Voytas & D. S. Douches: Front. Plant Sci., 7, 1045 (2016).
  40. 40) M. Endo, M. Mikami & S. Toki: Plant Physiol., 170, 667 (2016).
  41. 41) Y. W. Sun, X. Zhang, C. Y. Wu, Y. B. He, Y. Z. Ma, H. Hou, X. P. Guo, W. M. Du, Y. D. Zhao & L. Q. Xia: Mol. Plant, 9, 628 (2016).
  42. 42) K. Kikuchi, H. I. Abdel-Aziz, Y. Taniguchi, M. Yamazoe, S. Takeda & K. Hirota: J. Biol. Chem., 284, 26360 (2009).
  43. 43) 土岐精一，武田俊一，廣田耕志，刑部敬史：“遺伝的に改変された細胞を製造する方法”，特許第5773403号．
  44. 44) R. Terada, H. Asao & S. Iida: Plant Cell Rep., 22, 653 (2004).
  45. 45) K. Osakabe, A. Nishizawa-Yokoi, N. Ohtsuki, Y. Osakabe & S. Toki: Plant Cell Physiol., 55, 658 (2014).
  46. 46) A. Nishizawa-Yokoi, S. Nonaka, K. Osakabe, H. Saika & S. Toki: Plant Physiol., 169, 362 (2015).
  47. 47) A. Nishizawa-Yokoi, S. Nonaka, H. Saika, Y. I. Kwon, K. Osakabe & S. Toki: New Phytol., 196, 1048 (2012).
  48. 48) 新たな育種技術研究会：ゲノム編集技術等の新たな育種技術（NPBT）を用いた農作物の開発・実用化に向けて，http://www.affrc.maff.go.jp/docs/commitee/nbt/pdf/siryo3.pdf, 2015.
  49. 49) 中央環境審議会自然環境部会遺伝子組換え生物等専門委員会：遺伝子組換え生物等の使用等の規制による生物の多様性の確保に関する法律（カルタヘナ法）の施行状況の検討について，http://www.env.go.jp/council/12nature/y120-32/mat02.pdf, 2016.
  50. 50) 全国大学等遺伝子研究支援施設連絡協議会：ゲノム編集技術を用いて作成した生物の取り扱いに関する声明・見解・方針，http://www1a.biglobe.ne.jp/iden-kyo/genome-editing1.html, 2014.
  51. 51) 日本学術会議：植物における新育種技術（NPBT : New Plant Breeding Techniques）の現状と課題，http://www.scj.go.jp/ja/info/kohyo/pdf/kohyo-22-h140826.pdf, 2014.
  52. 52) 農林水産技術会議事務局：NPBTを巡るGM規制等の動向について，http://www.affrc.maff.go.jp/docs/anzenka/attach/pdf/NPBT1-1.pdf, 2016.
  53. 53) K. J. Egelie, G. D. Graff, S. P. Strand & B. Johansen: Nat. Biotechnol., 34, 1025 (2016).


本文はトップページからログインをして頂くと表示されます。