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J-GLOBAL ID：201902255750001197   整理番号：19A1452034

スイッチグラスにおけるCRISPR/Cas9による4-クマル酸:補酵素Aリガーゼ1(PV4CL1)遺伝子の定義された四対立遺伝子破壊はリグニン還元と糖放出の改善をもたらす【JST・京大機械翻訳】

Defined tetra-allelic gene disruption of the 4-coumarate:coenzyme A ligase 1 (Pv4CL1) gene by CRISPR/Cas9 in switchgrass results in lignin reduction and improved sugar release

資料名： Biotechnology for Biofuels (Web)  (Biotechnology for Biofuels (Web))
巻： 10  号： 1  ページ： 284  発行年： 2017年 
JST資料番号： U7022A  ISSN： 1754-6834  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： ゲノム編集技術の開発は,スイッチグラス(Panicum virgatum)のようなバイオエネルギー作物の改善に新しい展望を提供する。スイッチグラスは,ホモ四倍体ゲノム(2n=4x=36)を持つ異系交配種であり,ホモ接合ノックアウト植物を生成するための障害を形成する複雑さである。植物細胞壁の主要成分であるリグニンとセルロース原料の分解に対する寄与因子は,発酵過程での細胞壁ポリマーへの酵素アクセスを制限することにより,効率的なバイオ燃料生産の障壁となる。著者らは,モノリグノール生合成の初期段階に関与する重要な酵素を標的化するために,スイッチグラスにおけるCRISPR/Cas9ゲノム編集システムを開発し,4-クマリン酸:補酵素Aリガーゼ(4CL)を得た。スイッチグラスにおいて,3つの4CL遺伝子,Pv4CL1,Pv4CL2,およびPv4CL3を同定した。発現解析により,Pv4CL1転写物は葉よりも茎において豊富であり,一方Pv4CL2転写物はほとんど検出されず,Pv4CL3は主に葉に発現していることを明らかにした。Pv4CL1は,高度にリグニン化された茎組織におけるその優先的発現のため,CRISPR/Cas9編集のための標的として選択された。特異的ガイドRNAを構築し,Pv4CL1を標的とした。スイッチグラスカルスに構築物を導入した後,39のトランスジェニック植物を再生した。PCRスクリーニングと配列決定の2つのラウンドを用いて,4つの植物が同時に四対立遺伝子突然変異を持つことを確認した。Pv4CL1ノックアウト植物は細胞壁の厚さが減少し,総リグニン含量が8~30%減少し,グルコース放出が7~11%増加し,キシロース放出が23~32%増加した。本研究は,10%に達する突然変異効率を有するスイッチグラスにおいて,成功したCRISPR/Cas9システムを確立した。このシステムは,選択されたPv4CL1遺伝子の正確な標的化を可能にし,リグニン含有量を減少させ難分解性を減少させたスイッチグラスノックアウト突然変異体植物を作り出す。Copyright 2019 The Author(s) All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 生物エネルギー ,  キビ属 ,  トランスジェニック植物 ,  *リグニン ,  編集 ,  細胞壁 ,  スクリーニング ,  ターゲティング ,  *対立遺伝子 ,  生合成 ,  農作物 ,  突然変異 ,  *酵素
準シソーラス用語： *Cas9 ,  *Panicum virgatum , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (9件)： ゲノム編集 ,  CRISPR/Cas9 ,  スイッチグラス ,  Panicum virgatum ,  バイオエネルギー ,  リグニン生合成 ,  4-クマル酸:補酵素Aリガーゼ ,  4Cl ,  砂糖の放出

分類 (2件)： 植物の生化学  (EH01050J) ,  遺伝子発現  (EC02040Q)

引用文献 (35件)：

• Annu Rev Plant Biol; Cellulosic biofuels; A Carroll, C Somerville; 60; 2009; 165-182; 10.1146/annurev.arplant.043008.092125; citation_id=CR1
• Genetics; Complete switchgrass genetic maps reveal subgenome collinearity, preferential pairing and multilocus interactions; M Okada, C Lanzatella, MC Saha, J Bouton, R Wu, CM Tobias; 185; 3; 2010; 745-760; 10.1534/genetics.110.113910; citation_id=CR2
• Genetics; Homeologous recombination plays a major role in chromosome rearrangements that occur during meiosis of Brassica napus haploids; SD Nicolas, G Mignon, F Eber, O Coriton, H Monod, V Clouet; 175; 2; 2007; 487-503; 10.1534/genetics.106.062968; citation_id=CR3
• Trends Biotechnol; Enabling plant synthetic biology through genome engineering; NJ Baltes, DF Voytas; 33; 2; 2015; 120-131; 10.1016/j.tibtech.2014.11.008; citation_id=CR4
• Trends Biotechnol; ZFN, TALEN, and CRISPR/Cas-based methods for genome engineering; T Gaj, CA Gersbach, CF Barbas; 31; 7; 2013; 397-405; 10.1016/j.tibtech.2013.04.004; citation_id=CR5

タイトルに関連する用語 (12件)： グラス ,  CRISPR ,  Cas9 ,  4-クマル酸 ,  補酵素Aリガーゼ ,  遺伝子 ,  定義 ,  遺伝子破壊 ,  リグニン ,  還元 ,  糖 ,  放出