理系にゅーす

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改良

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1: 2019/02/09(土) 20:53:30.10 ID:CAP_USER
■「天然」の植物にとっての「遺伝子組み換え」と「ゲノム編集」

「遺伝子組み換え作物=GMO」という言葉にどのようなイメージを抱くだろうか。

 ハワイのパパイア産業を救ったウイルス抵抗性を持つパパイア。発展途上国の貧困児童の失明を防ぐと期待されたビタミンAを蓄積するゴールデンライス(黄金米)。巨大企業が開発した除草剤耐性を持つトウモロコシ。いずれも、様々な目的のために科学者たちによってつくられた外来DNAを持つ人工の作物である。しかし、実は、植物の遺伝子組み換え自体は、われわれ人間のあずかり知らぬ自然界で日常的に起こっている。

 シリーズ第1回では、食卓に上る野菜の多くは突然変異体であり、人類の長い歴史の中、選抜改良され今日の姿となったことを、アブラナ科の野菜を例に解説した。第2回は、自然界で起こる植物の遺伝子組み換えと、科学者がその方法を理解し、利用するに至った経緯について簡単に触れ、4年前に明らかになったサツマイモの秘密を披露したい。

■植物の「癌化」を引き起こすバクテリア

私たちの身の回りの土壌には、アグロバクテリアと呼ばれるごくありふれた細菌が住んでいる。この細菌が植物に感染すると、樹木の主幹や草本の茎などに大きな腫瘍ができてしまう。この腫瘍は、クラウンゴール(根頭癌腫)と呼ばれているが、これがなぜ細菌感染によってできるのだろうか。

20世紀後半、分子生物学的な研究から驚くべきことがわかってきた(余談だが、当時の米国では、クラウンゴールの研究は主に医学研究の資金=国立衛生研究所NIHの研究資金=を受けて行われていたそうだ。われわれヒトの癌の解明につながるのではないかと考えられていたからだ)。

 この細菌は、植物の茎の根元の傷口などから植物体内に侵入し、細菌のDNAを宿主植物のゲノムに組み込んでしまう。組み込むのは、植物細胞の分裂を高める植物ホルモンの合成遺伝子だ。その結果、細胞がホルモンを過剰に生産し、過剰に細胞増殖してしまい癌化する。でも、何が嬉しくてアグロバクテリアは植物を癌化させるのだろうか。いったい何のために?

 実は、植物ホルモン合成遺伝子以外にも、植物ゲノムに導入される細菌の遺伝子がある。オパインと呼ばれるアミノ酸とよく似た化合物をつくる遺伝子だ。アミノ酸は、様々なたんぱく質をつくる部品であり、その多くはわれわれ動物を含め生物にとって必須な窒素栄養源である。アグロバクテリアは、オパインを食べて(栄養源として摂取して)生育することができる。

続きはソースで

■ニシキギの若木の幹にできたクラウンゴール。アグロバクテリア感染による遺伝子組み換えの結果、こうした腫瘍化が起こる=米国ミズーリ植物園のウェブサイトから
https://image.chess443.net/S2010/upload/2019012900005_3.jpg
http://www.missouribotanicalgarden.org/gardens-gardening/your-garden/help-for-the-home-gardener/advice-tips-resources/pests-and-problems/diseases/bacterial-galls/crown-galls.aspx

https://webronza.asahi.com/science/articles/2019012900005.html
ダウンロード (1)


引用元: 【遺伝子組み換え】植物学者が突き止めたサツマイモの秘密[02/08]

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1: 2018/08/28(火) 16:19:35.38 ID:CAP_USER
先端技術の「ゲノム編集」を使って植物の遺伝子を狙い通りに改変する際、外部から遺伝子を入れないで実現する技術開発で成果が相次ぐ。
カネカと農業・食品産業技術総合研究機構は細胞に酵素を撃ち込み、狙った遺伝子の働きを抑える技術を開発した。
理化学研究所は日本たばこ産業(JT)などと細胞実験に成功した。数年かかる品種改良を1年以内にできる可能性がある。

続きはソースで

日本経済新聞
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO34560460U8A820C1TJM000/
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引用元: 植物のゲノム編集 遺伝子使わず、品種改良効率化に[08/27]

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1: 2018/07/18(水) 18:02:03.94 ID:CAP_USER
ヨルダンでおよそ14,400年前のパンのかけらが見つかった。人類が農耕を始める4,000年も前の話だ。
いままで発見されたパンとしては世界最古なうえに、
人類は農耕文化を築き上げる前からすでにパンを食べていたことを裏付ける貴重な手がかりとなりそうだ。

ヨルダンの首都アンマンから北東の方角に130キロメートルほど離れたShubayqa 1遺跡。
そのかまどの底で発見された24片のパンはいずれも数ミリにしか満たないかけらばかりで、焦げて炭のようになっていた。
それらを強力な電子顕微鏡で調べた結果、
今でも中東やインドなどで食べられている平たい円形のパンの一部だったことが判明したそうだ。

Shubayqa 1遺跡にはナトゥフ文化と総称される狩猟採集民が暮らしていたことがわかっており、
パンが作られた時代にまだ農耕は始まっていなかった。このことから、
Shubayqa 1に住んでいた中石器時代人はおそらく野生の穀物類を採取し、脱穀してから粉を挽き、
それに水分をくわえてこねてからかまどで焼いていたと考えられる。

品種改良が重ねられた現代のパンコムギに比べたら、その祖先であるヒトツブコムギ、
カラスムギやオオムギの作物近縁野生種(crop wild relative)は穂が短く、粒も小さくて実りが少なかった。
それを野山で摘み取ってふるいにかけ、粉にしてからパンを作る一連の作業は、
おそらく現代の常識で考えたら恐ろしく手間がかかったに違いない。

これだけの手間をかけてでもパンを作りたかった背景には、おいしさや食べやすさはもちろんのこと、
なにか特別な食べ物として重宝されていた可能性が高いという。

続きはソースで

https://dps68n6fg4q1p.cloudfront.net/wp-content/uploads/2018/07/17155122/1800x1505_oldestbread_microscopy.jpg
■パンが見つかったかまどの跡
https://dps68n6fg4q1p.cloudfront.net/wp-content/uploads/2018/07/17155016/1500x998_oldestbread_hearth.jpg
https://dps68n6fg4q1p.cloudfront.net/wp-content/uploads/2018/07/17165627/1280x851_oldestbread_bread.jpg

https://www.discoverychannel.jp/0000028391/
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引用元: 【考古学】〈画像〉ヨルダンの遺跡から世界最古のパン発見、農耕が始まる4千年も前から人類はパン好きだった[07/18]

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1: 2018/06/22(金) 00:24:58.82 ID:CAP_USER
2018年06月21日 07時44分

狙った遺伝子を改変する「ゲノム編集」技術を活用し、芽などに毒を含まないジャガイモの商用化につながる手法を理化学研究所や大阪大などのチームが開発した。来年度にも野外での試験栽培を始め、5年以内の商用化を目指す。広島市で開かれた日本ゲノム編集学会で20日、発表した。

ゲノム編集による品種改良は、人工的に作った外来遺伝子を細胞核に導入し、作物の遺伝子を改変する手法が主流だ。

続きはソースで

http://www.yomiuri.co.jp/science/20180621-OYT1T50022.html
ダウンロード (2)


引用元: 【遺伝子】ジャガイモの芽、ゲノム編集で無毒に…阪大など

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1: 2018/06/08(金) 17:19:11.41 ID:CAP_USER
 東京大学は2018年5月18日、豊田中央研究所、トヨタ自動車、理化学研究所と共同で、生物のゲノムDNAを大規模に再編成して形質の改良を著しく効率化する新技術の開発に成功したと発表した。
同大学大学院総合文化研究科 教授の太田邦史氏らの研究グループによる成果となる。

 研究では、多くの遺伝子が関わる複雑な形質を高速で改良できるゲノム改良技術「TAQingシステム」を開発。
従来の交配による品種改良や放射線や変異源処理による品種改良と異なる方法で大規模にゲノムDNAを変化させ、複合的な新形質を効率よく得られる。

 具体的には、DNA切断活性を温度で調節できる高度好熱菌由来のDNA切断酵素「TaqI」を生細胞内に導入。
細胞を一時的に加温して活性化させ、同時多発的に細胞内のDNAを切断、再結合させ、効率的に多数の遺伝子が関わる複雑な形質を改良する。

続きはソースで 

■画像一覧
ゲノム改良技術「TAQingシステム」の概要
http://image.itmedia.co.jp/mn/articles/1806/08/mn_medical_18052404a.jpg
「TAQingシステム」で改良に成功したバイオエタノール産生酵母
http://image.itmedia.co.jp/mn/articles/1806/08/mn_medical_18052404b.jpg
倍数性の大きいシロイヌナズナで「TAQingシステム」を実施したことによるゲノムDNAの再編成
http://image.itmedia.co.jp/mn/articles/1806/08/mn_medical_18052404c.jpg

関連リンク
生物の形質改良を加速する新しいゲノム改良技術の発明 | 理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2018/20180522_2/

http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1806/08/news097.html
ダウンロード (1)


引用元: 【ゲノム編集】生物の形質改良を加速する新しいゲノム改良技術を開発[06/08]

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1: 2017/11/12(日) 00:19:09.32 ID: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

続きはソースで
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引用元: 【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

〈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の続きを読む

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