科學研究 - 小麥淋雨也不易發芽，岡山大學透過基因編輯改良成功

日本岡山大學資源植物科學研究所的佐藤和廣教授與日本農業食品產業技術綜合研究機構的主任研究員安倍史高等人組成的聯合研究小組，利用基因體編輯技術改良小麥的特性，用較短的時間就成功開發出了在收割期即使被雨淋溼也不容易發芽（休眠期較長）的植物。

爲了改良擁有複雜基因體的小麥的特性，研究小組利用了在基因體比較簡單的大麥中發現的基因資訊。這種以其他植物物種的基因資訊爲基礎，在小麥中改變重複的基因使其產生新特性的方法備受關注。相關研究成果已於7月30日發表在《細胞報告》的網路版。

此次，研究小組使用了岡山大學在大麥中發現的與種休眠有關的基因「Qsd1」的鹼基（DNA）序列。研究發現，如果大麥中的Qsd1基因停止工作，種的休眠時間會變長。因此，研究小組首先解碼了小麥的3個基因體中分別存在的與Qsd1基因最相似的基因的鹼基序列（圖 1）。然後着眼於這3個基因共有的鹼基序列，計劃同時在這3個基因中引入突變，以延長種的休眠時間。

圖1：小麥和大麥被認爲是在3百萬年前由共同的祖先分化而來的，小麥擁有3組、大麥擁有1組各由7對染色體構成的相似基因體。此前雖然知道大麥的第5對（5H）染色體中存在能改變種休眠時間的Qsd1基因（○標記），但一直不知道小麥中與其擁有共同祖先的基因序列是否也具有改變種休眠時間的作用。

在本次研究中，研究小組利用名爲農桿菌的微生物將名爲CRISPR/Cas9的基因體編輯基因整合到小麥的基因體中，設法高效改變休眠相關基因的序列。最終，成功獲得了3個基因全部改變的植物。另外，在使該植物與用於基因體編輯的親本交配而形成的第三代、即孫輩，培育了擁有這3個基因變化的所有組合的植物。

也就是說，合計培育了8種植物，包括3種3個基因中僅1個發生改變的植物，3種2個基因發生改變的植物，1種3個基因全部改變的植物，以及1種所有基因完全沒有改變的植物。研究小組同時培育這些植物並收割其種，比較了休眠時間。觀察發現，3個基因全部改變的植物與其他植物相比，發芽時間明顯延遲（圖2的aabbdd）。即使在小麥穗狀態時噴水，人工形成被雨淋溼狀態，3個基因全部改變的植物與沒有改變的植物相比，發芽時間也明顯延遲（圖3）。另一方面，關於植物的大小等其他特徵，所有植物均未發現明顯不同。