Research Abstract

in plantaのパーティクルボンバードメントによるコムギの安定的形質転換法

An in planta biolistic method for stable wheat transformation

2017年9月13日 Scientific Reports 7 : 11443 doi: 10.1038/s41598-017-11936-0 (2017)
<i>in planta</i>のパーティクルボンバードメントによるコムギの安定的形質転換法

現在用いられているコムギ(Triticum aestivum L.)の形質転換法は、カルスの培養やそこからの植物体の再分化が必要であるため、優良品種の多くには適用することができない。今回我々は、簡単で再現性のあるin plantaのコムギ形質転換法を開発した。これは、パーティクルボンバードメントによるDNA導入を利用する方法であり、カルス培養も再分化も不要である。吸水させた乾燥種子の茎頂分裂組織(SAM)を顕微鏡下で露出させ、GFP遺伝子発現ベクターでコートした異なるサイズの金粒子を撃ち込むことにより、茎頂L2細胞層へDNAを導入した。粒子が撃ち込まれた胚からT0植物体を成長させ、ゲノムへのGFP遺伝子の組み込みを第5葉で確認した。0.6 µmの粒子および1350 psiの圧力を利用することにより、SAMでの一過性GFP発現率、および第5葉での導入遺伝子組み込み率は、劇的に向上した。導入遺伝子は、形質転換体の62%で生殖細胞に組み込まれ、次世代に受け継がれた。我々は、モデルコムギ品種「Fielder」とともに、形質転換が困難であった日本の優良品種「春よ恋」においても形質転換に成功した。今回の方法は、さまざまなコムギ実用品種で安定的な形質転換株を得るために利用できる可能性がある。

Haruyasu Hamada, Qianyan Linghu, Yozo Nagira, Ryuji Miki, Naoaki Taoka and Ryozo Imai

Corresponding Author

今井 亮三
農業・食品産業技術総合研究機構 生物機能利用研究部門

The currently favoured method for wheat (Triticum aestivum L.) transformation is inapplicable to many elite cultivars because it requires callus culture and regeneration. Here, we developed a simple, reproducible, in planta wheat transformation method using biolistic DNA delivery without callus culture or regeneration. Shoot apical meristems (SAMs) grown from dry imbibed seeds were exposed under a microscope and subjected to bombardment with different-sized gold particles coated with the GFP gene construct, introducing DNA into the L2 cell layer. Bombarded embryos were grown to mature, stably transformed T0 plants and integration of the GFP gene into the genome was determined at the fifth leaf. Use of 0.6-µm particles and 1350-psi pressure resulted in dramatically increased maximum ratios of transient GFP expression in SAMs and transgene integration in the fifth leaf. The transgene was integrated into the germ cells of 62% of transformants, and was therefore inherited in the next generation. We successfully transformed the model wheat cultivar ‘Fielder’, as well as the recalcitrant Japanese elite cultivar ‘Haruyokoi’. Our method could potentially be used to generate stable transgenic lines for a wide range of commercial wheat cultivars.