中国科学院、稲と小麦の除草剤耐性を高める「二層」の遺伝子改変手法を開発

中国科学院の研究チームが、稲と小麦の除草剤耐性を高める遺伝子改変手法を開発した。研究成果は10月12日、学術誌「Nature Plants」に掲載された。

何が発表されたのか

新手法は、タンパク質の設計と遺伝子の働く量の調節を組み合わせるものだ。片方だけでなく、両方に手を加える「二層」の改変が特徴となる。

研究チームが着目したのは、稲の酵素HPPDだ。酵素は体内の化学反応を助けるタンパク質である。HPPDは、体内での物質の変化であるチロシン代謝に必要で、一部の除草剤の標的にもなる。

研究チームは、HPPDと除草剤メソトリオンが結合した構造を調べた。そのうえで、タンパク質の材料であるアミノ酸の置き換え方を設計した。ただし、耐性が高まっても、酵素本来の働きや植物の成長を損なう場合があったという。

かんたんに言うと

たとえるなら、道具の形を変えるだけでなく、その道具を用意する量も調整する方法だ。ここでの「形」がタンパク質の設計、「量」が遺伝子の働く量に当たる。

研究チームによると、従来の遺伝子を書き換える技術では、タンパク質を作る領域か、働きを調節する領域の片方を変えるのが一般的だった。

今回は、遺伝子の働く量を調節する短い配列「EME」を見つけた。これをHPPD遺伝子の調節領域に組み込み、タンパク質を変える改変と併用した。

研究チームによると、一部の稲はメソトリオンの推奨圃場散布量の4倍に耐えた。一方、畑での試験では、遺伝子の組み合わせによって種子の実る割合や収量が低下した。

未改変の遺伝子を1つ残す組み合わせでは、高い耐性と栽培上の性質を両立したとしている。薬剤への強さだけではなく、作物としての育ち方も重要な結果だ。

小麦でも、タンパク質を作る領域と調節領域を同時に改変した。研究チームによると、未改変の小麦よりHPPD遺伝子の働く量とメソトリオン耐性が高かった。

日本では

日本との関わりは発表には書かれていない。今回の発表は稲と小麦の改変手法に関する研究成果であり、日本での導入を伝えるものではない。

まとめ

今回の研究は、タンパク質の設計と遺伝子の働く量を一緒に調整した点が柱だ。ただし、改変の組み合わせによって収量が低下する結果も出ている。今後は、除草剤への耐性と栽培上の性質を両立する組み合わせが、研究の焦点になる可能性がある。