细胞培养と遗伝子改変植物
- 1. 细胞培养と遗伝子改変植物 絵とき植物生理学入門 3.2 担当：伊藤 12年4月22日日曜日
- 2. 细胞培养の歴史 ? 挿木の技術は古代から知られていた(※) ? 1665年、Robert Hookeが細胞(細胞壁)を発見。 ? 1892年、Klerchkerがプロトプラストを機械的な方法で分離。 ? 1902年、Haberlandtが遊離細胞の培養を試みる。分化全能性の概念を提唱。 ? 1910年、E. KüsterがKlerchkerの方法で得たプロトプラストで細胞融合を観察。 ? 1926年、Wentがオーキシンの存在を示唆。 ? 1931年、K?glがオーキシンとしてIAAを分離、同定。 ? 1935年、Whiteがトマト根の長期継代培養に成功。 ? 1939年、R. J. Gautheret(仏)、P. Nobécourt(仏)、White(米)がそれぞれ独立に植物組織の培養に成功。 ? 1953年、WatsonとCrickによるDNAの分子構造決定。 ? 1954年、Muir、Hildebrandt、Rikerにより遊離細胞の培養が成功。 ? 1955年、Skoogらがカイネチン(サイトカイニンを発見。1926年のWent、1931年のK?glの研究で発見されていたオーキシン (IAA)と組み合わせ、器官分化の研究が盛んに。 ? 1958年、Stewardらがニンジンの単細胞から個体を再生。 ? 1960年、Cockingが酵素を用いたプロトプラスト作成法を考案。プロトプラストを用いた研究が盛んに。 ? 1962年、MurasigeとSkoogによるMS培地の考案。 ? 1967年、GellertらがDNAリガーゼを発見。 ? 1970年、Smithらが制限酵素を発見。 ? 1970年、マンデルと比嘉が塩化カルシウム法による細胞へのDNA導入法を考案。 ? 1972年、BergとKaiserが2分子のDNAから1分子環状DNAを作成。 ? 1973年、BoyerとCohenが制限酵素、DNAリガーゼにより切断?連結した2種類のプラスミドを大腸菌に導入し、形質を 転換。組換えDNA技術が確立される。 ? 1974年、KaoらとWallinらが独立にポリエチレングリコールを用いた高率の細胞融合法を考案。細胞融合の研究が急速に進 む。 ? 1983年、Zambryskiらがアグロバクテリウム法により遺伝子組換えタバコを作出する。 ? 1994年、遺伝子組換え作物としてトマトのFlavr Savrが米カルジーン社より発売される。 ※ asahi.com: イチジクが最古の作物？米ハーバード大研究班が発表http://www.asahi.com/science/news/JJT200606020004.html 12年4月22日日曜日
- 3. 胚と不定胚 ? 胚：種子の中にあり、小さな葉、 根を含んでいる。 ? 不定胚：培養細胞塊に適当な比率 http://www.fukuoka-edu.ac.jp/~fukuhara/keitai/2-1.html のオーキシン、サイトカイニンを 与えると得られる胚と同様な器 官。機能も胚と同様で完全な植物 体に再生できる。 http://www8.ocn.ne.jp/~rinse-21/page8/jyouhou18.3.htm 12年4月22日日曜日
- 4. プロトプラスト ? 細胞壁がない状態の細胞のこと ? 現在では細胞壁分解酵素を使って作る 方法が一般的 ? 1892年にJ. Klerckerが作り出した方法は原 形質分離させた後に絞り出すというや http://www.sho-oh.ac.jp/blog_old/bio/2008/10/no306.html り方 12年4月22日日曜日
- 5. カルス ? 未分化細胞の塊 ? 植物の切断面に形成され、永続的な培養 が可能 ? 適当な比率でオーキシン、サイトカイニン を与えることでも作成できる(脱分化) ? オーキシンとサイトカイニンの比率によ http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%82%B9_(%E6%A4%8D%E7%89%A9) り様々に再分化するが、一般的にはオー キシンが多ければ不定根が、サイトカイ ニンが多ければ不定芽が分化する。 12年4月22日日曜日
- 6. 葯培養 ? 葯に含まれる花粉は半数体なの で、葯を培養して作り出した植物 も半数体になる。 ? 半数体をコルヒチン処理で倍加す ると元の2倍体の植物になるが、こ のとき全ての遺伝子がホモになる http://www.agri.hro.or.jp/center/kankoubutsu/hagres/no01.htm ため、形質が完全に固定される。 ? イネの育種への応用が有名。 12年4月22日日曜日
- 7. 植物への遗伝子导入 代表的な方法とその特徴 12年4月22日日曜日
- 8. パーティクルガン法 ? 金などの金属の微粒子にDNAを コーティングし、高圧ガスの圧力な どを利用して高速で細胞に打ち込ん でDNAを導入するという力技 ? どんな資料にも使えるが高率が悪い ? 昔の火薬を使うタイプは銃刀法に抵 wikipedia: パーティクル?ガン法 触するので許可が必要だったらしい 12年4月22日日曜日
- 9. プロトプラスト法 ? 塩化カルシウム法 →プロトプラストを塩化カルシウム存在下で冷却する とDNAを取り込みやすい細胞(コンピテントセル)にな り、プラスミドなどの小型DNAを導入できる。 ? ポリエチレングリコール(PEG)法 →PEG存在下ではDNAが細胞内に取り込まれる。原理 は現在も不明。 12年4月22日日曜日
- 10. アグロバクテリウム法 ? Agrobacterium tumefaciensという細菌は自身の プラスミド(Tiプラスミド)に含まれるあるDNA領 域(T-DNA)を宿主細胞に組み込むことができる ? T-DNAには植物ホルモンやオパイン(A. tumefaciens が利用できるアミノ酸)を合成するための遺伝子が 含まれており、植物にはオパインを生成する腫瘍 ができる(根頭がんしゅ病) https://kakibyo.dc.affrc.go.jp/list/detail.php?data_id=334 ? Tiプラスミドの上記の遺伝子を切り取り、目的の 遺伝子配列を代わりに挿入すると、感染させるだ けで目的遺伝子の導入ができるアグロバクテリウ ムの完成！ 12年4月22日日曜日
- 11. FLAVR SAVR ? 主要な細胞壁成分であるペクチンを分解する酵 素、ポリガラクツロナーゼ(PG)の遺伝子のアン チセンス遺伝子を導入し、PGの働きを抑えた ? Flavr Savrは機械的な損傷(打ち身)やカビの害に は強かったものの、軟化については通常の品種 と同様であった。当時の予想とは異なりPGは 軟化の主要因子ではなかった。 http://en.wikipedia.org/wiki/Flavr_Savr ? 1994年5月の発売当初は話題をさらったもの の、商業的な成功は収めず1997年に生産終了。 Calgene社もMonsanto社に買収された。 12年4月22日日曜日
- 12. 参考文献 ? 原田?駒嶺 編「植物細胞組織培養 実際?応用?展望」理工学社 → 细胞培养の歴史について ? 池上正人 著「植物バイオテクノロジー」理工図書 → アグロバクテリウム法やフレーバーセーバーについて ? 伊藤康博「トマトの成熟変異遺伝子の利用による日持ち性の改 善と低アレルゲン化について」食料-その科学と技術-No.45 http://www.naro.affrc.go.jp/publicity_report/publication/laboratory/nfri/ outline/012767.html → フレーバーセーバについて 12年4月22日日曜日