広報活動

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2013年10月10日

理化学研究所

ミナトカモジグサの遺伝子材料(完全長cDNA)を10日から提供

-環境や食料の問題解決に向けた研究に貢献-

ポイント

  • 次世代の実験植物として期待されている単子葉植物の遺伝子材料を提供
  • コムギなどイネ科作物の遺伝子と高い共通性
  • 遺伝子機能の解明が進むことで環境研究や穀物の育種研究に貢献

理化学研究所バイオリソースセンター(理研BRC、小幡裕一センター長)の実験植物開発室は、次世代のモデル実験植物として期待されているミナトカモジグサ(Brachypodium distachyon[1]の遺伝子材料「完全長cDNA[2]」の提供を、10月10日から世界に先駆けて開始いたします。

ミナトカモジグサはイネ科植物と同じ単子葉植物で、その完全長cDNAは、遺伝子の機能を知るうえで必要不可欠な材料として付加価値の高いリソースです。今後、遺伝子導入技術と組み合わせて使うことにより、バイオマス研究や穀物の育種研究が一段と進むことが期待できます。

2010年度に開始した理研のバイオマス工学研究プログラム(BMEP)[3]では、単子葉のモデル実験植物であるミナトカモジグサを活用したバイオマスの生産研究を進めています。理研BRCはこのプログラムに参加し、ミナトカモジグサの遺伝子導入効率の向上に取り組んでいます。なお、今回提供する完全長cDNAは、理研環境資源科学研究センター(篠崎一雄センター長)バイオマス工学連携部門バイオマス研究基盤チームの篠崎一雄チームリーダー、持田恵一副チームリーダー(横浜市立大学木原生物学研究所 客員准教授)らの研究グループにより開発されました

背景

理研BRC実験植物開発室は、文部科学省が進めるナショナルバイオリソースプロジェクト(NBRP)の中核機関として、平成14年度より双子葉の実験植物であるシロイヌナズナ[4]のリソース整備を進めてきました。これまでに収集・保存・提供したリソースの中でも理研が開発したシロイヌナズナの完全長cDNAは国際標準となるリソースであり、およそ3万クローンが世界の研究者に提供されています。そしてリソースを駆使した研究により、シロイヌナズナが持つ約2万7千個の遺伝子の過半数について、機能が明らかになりました。これらの成果は植物の基本的な性質を理解するうえで標準の情報となり、多くの植物種で活用が始まっています。

一方、イネやコムギなど、人類の主食となっている作物の多くは単子葉植物に分類され、その成長の仕組みはシロイヌナズナなど双子葉植物と一部異なります。例えばイネやコムギの花が咲くときには出穂という特徴的な現象がおこります。出穂は収量にも影響する重要な現象ですが、双子葉植物のシロイヌナズナではそのメカニズムを調べることができません。すなわち、穀物の育種研究には単子葉の実験植物も欠かせません。

ミナトカモジグサはイネ科の雑草で、コムギと同じイチゴツナギ亜科に属しています(図1)。草丈が30cm程度と小型で蛍光灯の下でも育ち、3~4カ月で種子を収穫できます。遺伝子の機能を調べる際には遺伝子組換えの技術を適用する必要があり、室内の閉鎖空間で多くの個体を育てることができるミナトカモジグサは優れた実験植物です。2010年には、国際協力により標準系統(Bd21株)のゲノムが解読され、2.7億塩基対の中から25,532個の遺伝子が判明しました。続いて2011年には最初の欧州ブラキポディウム(Brachypodium)ワークショップがフランスで開催され、さらに2013年6月には第1回の国際会議がイタリアで行われています。そして日本でも2012年11月に日本ブラキポディウムワークショップが横浜市立大学で開かれました。

理研BRCでは、2010年度に開始した理研バイオマス工学研究プログラム(BMEP)が進めるミナトカモジグサのリソース整備に参加して、2013年4月にはミナトカモジグサリソースの標準系統である「Bd21株種子」の提供を開始しました。今回、カタログデータベースの整備と抜き取り検査、及び品質管理基準と提供体制の確立を行い、ミナトカモジグサとしては世界初めてとなる完全長cDNAの提供を開始することになりました(図2)。シロイヌナズナの研究と同様、ミナトカモジグサの完全長cDNAも国際標準のリソースとして世界で、さまざまな研究に活用されることが期待できます。

提供事業の概要

(1)完全長cDNAククローンの検索について

カタログ検索画面よりクローンの系統名やDDBJ(DNA Data Bank of Japan)の登録番号を使った検索を行うことができます。また、今回公開するミナトカモジグサ完全長cDNAクローンには端読み配列[5]が付加されています。リソースの公開後に配列の相同性を使った検索(BLAST検索)もできる予定です。

以下のURLより検索できます。
http://www.brc.riken.jp/lab/epd/catalog/b_distachyon.html

(2)提供手続きの流れ

完全長cDNAクローンは以下の手順で入手できます。

  1. 提供申し込みはplant@brc.riken.jpまでご連絡ください。
  2. 提供に必要な書類一式(生物遺伝資源提供同意書:MTA2部と提供申込書1部)を理研BRC実験植物開発室より発送します。
  3. 書類に必要事項を記載の上、所定の宛先まで返送ください。
  4. 書類が到着次第、発送準備を開始します。通常は到着後10日以内に遺伝子材料をバイアルに密封して発送します。
  5. 提供手数料の請求書も別途発送しますので、請求書に記載の口座に提供手数料のお振り込みをお願いします(振込手数料は支払者負担)。

ミナトカモジグサリソースについての詳細は以下URLをご参照下さい。
http://epd.brc.riken.jp/b_distachyon

今後の展開

ミナトカモジグサの完全長cDNAが整備されたことにより、ミナトカモジグサの実験植物としての価値が更に高まりました。単子葉植物には穀類だけでなく牧草などの有用作物も含まれます。大型の牧草はバイオマス生産にも有望なことから、環境やエネルギーの分野にも貢献する成果が期待できます。理研BRCはBMEPと連携して、ミナトカモジグサ完全長cDNAの活用の鍵となる遺伝子導入技術の効率化にも取り組んでいます。人類が直面する環境や食料などの課題解決に貢献するため、引き続きミナトカモジグサなど実験植物のリソースと技術の整備を進めます。

発表者

独立行政法人理化学研究所
バイオリソースセンター 実験植物開発室
室長 小林 正智 (こばやし まさとも)

お問い合わせ先

バイオリソース推進室
Tel: 029-836-9058 / Fax: 029-836-9100

報道担当

独立行政法人理化学研究所 広報室 報道担当
Tel: 048-467-9272 / Fax: 048-462-4715

補足説明

  1. ミナトカモジグサ(Brachypodium distachyon

    ミナトカモジグサはイネ科の単子葉植物で、個体が小さく実験室内で育つことなどから、草本(木部が発達せず多くは地上部が1年~数年で枯れる植物)のモデル実験植物として注目されている。2010年には標準系統(Bd21)のゲノムが解読され、2.7億塩基対の中から遺伝子数25,532個が見つかっている。

  2. 完全長cDNA

    cDNAは、mRNA(メッセンジャーRNA)から人工的に合成したDNAのこと。mRNAは細胞の中でゲノムのDNAを鋳型として作られ、タンパク質の設計図として使われる。完全長cDNAはmRNAの全長配列をもとに作成したcDNAを指し、完全なタンパク質を合成するために必要となる情報全てを持っている。理研BRCは双子葉のモデル実験植物シロイヌナズナをはじめさまざまな生物種の完全長cDNAを保存・提供している。

  3. バイオマス工学研究プログラム(BMEP)

    2010年度より理研が開始した社会知創成事業の1つ。組織・分野を超えた連携研究により、バイオテクノロジー技術を駆使して、植物によるバイオマス増産から、新規酵素によるバイオマスの原料化、バイオマス材料を用いた高機能なバイオプラスチック(最終製品)の創成など、一気通貫型の革新的なバイオプロセスの確立を目指す。理研BRCからは実験植物開発室、微生物材料開発室、遺伝子材料開発室が参画している。

  4. シロイヌナズナ

    アブラナ科に属するモデル実験植物。2000年12月に高等植物として初めて全ゲノムの塩基配列が解読された。理研BRCは遺伝子を破壊した系統と完全長cDNAを中心に、30万を超える数のシロイヌナズナリソースを保存している。

  5. 端読み配列

    cDNAの両端より解読した塩基配列。通常、遺伝子の一部分の配列に限られ解読の精度も高くないが、十分な長さが読めればこの配列を使って遺伝子の機能を推定することも可能である。

ミナトカモジグサの写真

図1 穂を出したミナトカモジグサ(Brachypodium distachyon

蛍光灯の下でも栽培でき、3~4カ月で1株あたり約150粒の種子を収穫できる。30cm程度と小型で扱いやすい。


写真

図2 完全長cDNAの保存

cDNAなどの遺伝子材料は96個または384個のウェル(穴)があいたプレート(左上)に分注し、これをラックに収納(左下)したうえで-80℃の超低温冷凍庫(右)で保存する。提供する時は正しいラック、正しいプレートの正しい位置にあるクローンを取り出す必要があるため、正確な記録と適切な検査を行いとり違いを防止する。