小麦（Triticum aestivum L.）は世界で最も重要な作物の一つであり、世界人口のカロリーとタンパク質の大部分を供給している。育種プログラムに遺伝子編集を取り入れることは、収量とストレス耐性の向上に不可欠であるが、小麦を効率的に形質転換・再生させることは依然として困難であり、CRISPR/Cas9ゲノム編集技術もその例外ではない。
この問題に対処するため、Akdeniz University (トルコ) のHakan Fidan准教授が率いるトルコとカナダの研究チームは今回、未熟胚形質転換、カルス形質転換、およびアグロバクテリウム注入によるin planta形質転換の3つの手法における形質転換パラメータを最適化した。
アグロバクテリウム株、細菌密度、アセトシリンゴン濃度、および培養条件を体系的に最適化することで、いずれの手法でも、形質転換の成功率が大きく向上した：
- 未熟胚法：66.84%と最も編集効率が高かったが、労力がかかり、スケーラービリディーが低い。しかし、未熟胚のカルス誘導段階が短縮され、高い形質転換効率を維持しながら、植物体再生に必要な時間を約1ヶ月短縮できた。
- カルス法：編集効率は55.44%であったが、未熟胚方よりも迅速であった。
- 植物体内形質転換：最も単純、迅速、かつ低コストであるが、３手法の中では最も編集効率が低く（約33.3%*）、また、非遺伝性の体細胞変異のリスクは高くなった。[*]これは従来報告されていた約3%の10倍以上の向上に相当する。
これらのプロトコルの実証実験は、窒素吸収と収量の負の調節因子である TaARE1-D をCRISPR/Cas9を用いてノックアウトすることで行われた。生成された変異体は、穀粒数、穂長、穀粒長、千粒重の増加に加え、TaARE1-D 機能の喪失に伴う特徴的な緑葉維持表現型を示しました。
こうして、最適化されたプロトコルは、小麦の遺伝子編集を加速させ、収量とストレス耐性を向上させるための堅牢なプラットフォームを提供するに至った。
[出典]
- "Choosing the best route: Comparative optimization of wheat transformation methods for improving yield by targeting TaARE1-D with CRISPR/Cas9" Tek MI, Budak Tek K, Sarikaya P, Ahmed AR, Fidan H. PLoS One 2026-02-09. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0342491 [所属] Université Laval (Département de Phytologie; Institut de Biologie Intégrative et des Systèmes) (カナダ), ATG biote (トルコ), Akdeniz University (Plant Protection Department)
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