Research Abstract


Iron biofortification in rice by the introduction of multiple genes involved in iron nutrition

2012年7月30日 Scientific Reports 2 : 543 doi: 10.1038/srep00543

世界的に最も深刻なヒトの微量栄養素欠乏症の1つである鉄欠乏性貧血症の問題を解決することを目的とし、次の三つの遺伝子学的手法を組み合わせた鉄分強化米を作出した。1) 胚乳特異的発現を誘導するプロモーターの制御下で、鉄貯蔵タンパク質フェリチンを発現させ、種子中の鉄貯蔵能力を強化する。2) 植物が本来持つ金属キレーターであるニコチアナミンの高生産により、植物体内の鉄輸送を強化する。3) 胚乳特異的発現を誘導するプロモーターとスクロース輸送タンパク質のプロモーターの制御下で、二価鉄ニコチアナミントランスポーター、OsYSL2を登熟期に高発現させることにより、胚乳組織への鉄の輸送を強化する。このようにして作出した鉄分強化米は、温室で栽培したT2種子の白米で、非形質転換体と比較して6倍の鉄濃度を示した。さらに圃場水田で栽培したT3種子の白米では4.4倍の鉄濃度を示した。一方、特に収量の減少は見られなかった。さらに、亜鉛は圃場水田で最大1.6倍に増加した。我々は、イネの鉄分を強化させる場合、個々の遺伝子を単独で導入するよりも、複数の鉄栄養に関わる遺伝子を同時に導入した方が、より効果的であることをこの報告により示している。

増田 寬志1,2, 石丸 泰寛1,3, May Sann Aung1, 小林 高範1,2, 筧 雄介1, 高橋 美智子1, 樋口 恭子4, 中西 啓仁1 & 西澤 直子1,2

  1. 東京大学大学院 農学生命科学研究科
  2. 石川県立大学生物資源工学研究所
  3. 東北大学大学院 理学研究科
  4. 東京農業大学 応用生物科学部
To address the problem of iron-deficiency anemia, one of the most prevalent human micronutrient deficiencies globally, iron-biofortified rice was produced using three transgenic approaches: by enhancing iron storage in grains via expression of the iron storage protein ferritin using endosperm-specific promoters, enhancing iron translocation through overproduction of the natural metal chelator nicotianamine, and enhancing iron flux into the endosperm by means of iron(II)-nicotianamine transporter OsYSL2 expression under the control of an endosperm-specific promoter and sucrose transporter promoter. Our results indicate that the iron concentration in greenhouse-grown T2 polished seeds was sixfold higher and that in paddy field-grown T3 polished seeds was 4.4-fold higher than that in non-transgenic seeds, with no defect in yield. Moreover, the transgenic seeds accumulated zinc up to 1.6-times in the field. Our results demonstrate that introduction of multiple iron homeostasis genes is more effective for iron biofortification than the single introduction of individual genes.