Research Abstract

CRISPR/Cas9による単為結果性トマトの迅速育種

Rapid breeding of parthenocarpic tomato plants using CRISPR/Cas9

2017年3月30日 Scientific Reports 7 : 507 doi: 10.1038/s41598-017-00501-4 (2017)
CRISPR/Cas9による単為結果性トマトの迅速育種
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園芸作物の単為結果は、さまざまな産業的用途とともに、食品としての直接的な品質に関して、農業上の価値を有する重要な形質である。本論文では、CRISPR/Cas9法を利用して単為結果性トマトを作製するための育種戦略を示す。我々は、CRISPR/Cas9系を最適化し、単為結果性を制御する重要な遺伝子SlIAA9へ効果的に体細胞変異を導入した。T0世代の変異率は最高100%であった。さらに、ディープシーケンスによりオフターゲット変異を解析したところ、我々がカスタマイズ設計したgRNAはトマトゲノムに余分な変異を全く導入しないことが示された。再生させた変異体には、単為結果性トマトの特徴である葉の形態の変化および種子を含まない果実が認められた。また、分離された次世代(T1)も、ホモ接合性の変異ゲノムに伴う厳密な表現型を示した。今回開発した方法は、さまざまな栽培品種のトマトとともにほかの重要な園芸作物でも、この正確で迅速な育種法を利用することによる単為結果性果実の生産に応用可能と考えられる。

Risa Ueta, Chihiro Abe, Takahito Watanabe, Shigeo S. Sugano, Ryosuke Ishihara, Hiroshi Ezura, Yuriko Osakabe and Keishi Osakabe

Corresponding Author

刑部 敬史
徳島大学 生物資源産業学部

Parthenocarpy in horticultural crop plants is an important trait with agricultural value for various industrial purposes as well as direct eating quality. Here, we demonstrate a breeding strategy to generate parthenocarpic tomato plants using the CRISPR/Cas9 system. We optimized the CRISPR/Cas9 system to introduce somatic mutations effectively into SlIAA9—a key gene controlling parthenocarpy—with mutation rates of up to 100% in the T0 generation. Furthermore, analysis of off-target mutations using deep sequencing indicated that our customized gRNAs induced no additional mutations in the host genome. Regenerated mutants exhibited morphological changes in leaf shape and seedless fruit—a characteristic of parthenocarpic tomato. And the segregated next generation (T1) also showed a severe phenotype associated with the homozygous mutated genome. The system developed here could be applied to produce parthenocarpic tomato in a wide variety of cultivars, as well as other major horticultural crops, using this precise and rapid breeding technique.

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