パンコムギのアレルゲンとなるグルテンタンパク質を包括的に制御する転写因子の同定

全面控制面包小麦过敏原麸质蛋白的转录因子的鉴定

• 批准号: 22K05574
• 负责人: 川浦 香奈子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Yokohama City 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-22K05574/
• 关键词: パンコムギ; ゲノム編集; グルテン; 転写因子; 小麦アレルギー

小麦アレルギーの原因となるタンパク質はさまざまなものが報告されており、その中に小麦粉のグルテンの構成成分である種子貯蔵タンパク質が含まれる。コムギにおいてゲノム編集技術が使えるようになり、任意の遺伝子のノックアウトが可能となったが、種子貯蔵タンパク質は多重遺伝子にコードされているため、個別に遺伝子をノックアウトするのは現実的ではない。そこで、これらの多重遺伝子の発現を制御する転写因子を同定し、転写因子をゲノム編集技術によりノックアウトすることで、種子貯蔵タンパク質遺伝子を包括的に制御することを目的とした。これにより、アレルゲンとなる種子貯蔵タンパク質遺伝子の発現を制御した低アレルゲン小麦の作出が可能であると考えられる。また、コムギにおいて高効率に変異導入ができるゲノム編集技術の確立を副次的な目的とした。コムギ品種Fielderを用いて転写因子の候補であるSPA、SHPについて、六倍体のパンコムギにおける3種の同祖遺伝子を標的としてCRISPR/Cas9システムによるゲノム編集を行った。Cas9とgRNAを発現するプラスミドベクターをパーティクルデリバリーシステムでコムギ未熟胚に導入する手法で実験を進めた。SPAを標的としたゲノム編集では、AゲノムおよびDゲノムのSPAではバイアレリックに、BゲノムのSPAではヘテロに変異が導入された遺伝子型aaBbddである系統が得られた。この個体における次世代の植物体を得ることで、SPAの3種類の同祖遺伝子すべてが変異した系統の形質評価が可能となった。一方で、SHPについては、標的配列の選定や培養条件の検討を行ったが、変異体を得ることはできなかった。SPAについても変異体は得られたものの変異導入効率は低いため、パンコムギにおけるゲノム編集の効率を上げるさらなる条件検討が必要であると考えられた。

据报道，多种蛋白质会引起小麦过敏，其中包括种子储存蛋白，它是小麦面粉中麸质的组成部分。基因组编辑技术已经在小麦中得到应用，使得敲除任何基因成为可能，但由于种子储存蛋白是由多个基因编码的，敲除单个基因是不切实际的。因此，我们的目标是通过鉴定控制这些多个基因表达的转录因子并利用基因组编辑技术将其敲除来全面控制种子储存蛋白基因。据认为，这使得生产低过敏性小麦成为可能，其中作为过敏原的种子贮藏蛋白基因的表达受到控制。第二个目标是建立一种基因组编辑技术，可以高效地将突变引入小麦。使用小麦品种 Fielder，我们使用 CRISPR/Cas9 系统针对六倍体面包小麦中的三个同源基因进行基因组编辑，作为候选转录因子 SPA 和 SHP。实验通过使用颗粒递送系统将表达 Cas9 和 gRNA 的质粒载体引入未成熟的小麦胚胎中来进行。针对 SPA 的基因组编辑产生了基因型为 aaBbdd 的菌株，其中在 A 和 D 基因组的 SPA 中以双等位基因方式引入突变，在 B 基因组的 SPA 中以杂合方式引入突变。通过从该个体获得下一代植物，可以评估SPA的所有三个同源基因均发生突变的品系的性状。另一方面，虽然我们选择了目标序列并检查了SHP的培养条件，但我们无法获得任何突变体。虽然获得了SPA突变体，但突变导入效率较低，因此认为有必要进一步考虑提高面包小麦基因组编辑效率的条件。