ERAプロジェクト調査報告
October 2020
バイオテクノロジー研究会

特定非営利活動法人

国際生命科学研究機構

International Life Sciences Institute Japan

International Life Sciences Institute, ILSI は、1978年にアメリカで設立された非営利の団体です。ILSI は、科学的な視点で、健康・栄養・安全性・環境に関わる問題の解決および正しい理解を目指すとともに、今後発生する恐れのある問題を事前に予測して対応していくなど、活発な活動を行っています。現在、世界中の400社以上の企業が会員となって、その活動を支えています。多くの人々にとって重大な関心事であるこれらの問題の解決には、しっかりとした科学的アプローチが不可欠です。ILSI はこれらに関連する科学研究を行い、あるいは支援し、その成果を会合や出版物を通じて公表しています。そしてその活動の内容は世界の各方面から高く評価されています。アメリカ、ヨー
ロッパをはじめ各国で、国際協調を目指した政策を決定する際には、科学的データの提供者としても国際的に高い信頼を得ています。特定非営利活動法人国際生命科学研究機
構（ILSI Japan）は、ILSI の日本支部として1981年に設立されました。ILSI の一員として世界的な活動の一翼を担うとともに、日本独自の問題にも積極的に取り組んでいます。

まえがき2020.10
バイオテクノロジー研究会
2020年の調査報告書第 5 号（通算第52号）をお届けします。
本号では、非遺伝子組換え手法を利用した品種改良として、No.510でうどんこ病抵抗性コムギの作出を、No.512でゲノム編集技術を利用した低グルテンコムギの作出を紹介しています。
遺伝子組換え技術を用いた報告としては、No.511で塩害及び低栄養ストレス耐性イネの作出を、
No.513ではエピジェネティックな変異がダイズの収量に与える影響を、No.514ではイネにおけるいもち病抵抗性発現に寄与する新しい遺伝子を、No.515ではバイオ燃料生産のための易分解性スイッチグラス作出の試みを、No.516ではシロイヌナズナにおける光合成関連遺伝子の操作が収量に与える影響を、No.517ではダイズの二次代謝産物合成関連遺伝子が線虫抵抗性発現及び食害誘因性揮発性物質合成の両方に関与していることを報告しています。
No.518では、欧州における害虫抵抗性トウモロコシ上市後10年にわたる環境モニタリング調査の結果を報告しており、予期しない悪影響は無かったと結論づけています。
また No.519では、dsRNA を発現する遺伝子組換え作物の安全性評価について、現在の EU 規制との比較検討を行っています。
なお、これまでの調査報告書は、以下の URL で閲覧可能です。
http://www.ilsijapan.org/ILSIJapan/COM/Rcom‑bi.php

ii目次
No.510非組換え TILLING 手法による遺伝子に基づくうどんこ病抵抗性コムギ系統の作出‑based powdery mildew resistance in hexaploid bread wheat generated by a non‑transgenic TILLING approach ………………………………………………………………… 1
No.511

キクイモ由来の 2 つの NHX 型トランスポーターの導入による塩害及び低栄養ストレスに対する耐性イネ系統の作出
Two NHX‑type transporters from

improve the tolerance of rice tosalinity and nutrient deﬁciency stress………………………………………………………… 2
No.512CRISPR/Cas9手法による低グルテン・非組換えコムギの作出
Low‑gluten, nontransgenic wheat engineered with CRISPR/Cas9 ……………………… 3

No.513

多収・安定ダイズ作出のための後生的育種システム
An epigenetic breeding system in soybean for increased yield and stability …………… 4

No.514イネテルペン合成遺伝子
いもち病菌（による（S）‑limonene 合成機能並びに過剰発現による）抵抗性の強化The rice terpene synthase genefunctions as an（S）‑limonene synthase inplanta and its overexpression leads to enhanced resistance to the blast fungus……………………………………………………………………………… 5
No.515

生物的変換のための難分解性の低減を目標とする組換えスイッチグラス（）組換え系統の作出：改変系統の 2 年間圃場試験の比較解析
Transgenic switchgrass（L.）targeted for reduced recalcitrance tobioconversion: a 2‑year comparative analysis of ﬁeld‑grown lines modiﬁed for target
gene or genetic element expression ………………………………………………………… 6
No.516

シロイヌナズナにおける光合成に関与する 3 酵素（SBPase、FBPA、GDC‑H）の同時発
現増加は、CO2同化及びバイオマス、種子収量を増加させる
Simultaneous stimulation of sedoheptulose 1,7‑bisphosphatase, fructose 1,6‑bisphosphate
aldolase and the photorespiratory glycine decarboxylase‑H protein increases CO2
assimilation, vegetative biomass and seed yield in Arabidopsis …………………………… 7

No.517 （）‑α‑

遺伝子によるダイズの線虫防御機能及び昆虫食害により誘起される揮発性物質の合成
An（

）
‑α‑

gene of Soybean has a role in defense against

nematodes and is involved in synthesizing insect‑induced volatiles ……………………… 8
No.518

欧州連合における MON810トウモロコシ上市後10年間の環境モニタリングの結果
Results from ten years of post‑market environmental monitoring of genetically modiﬁed
MON 810 maize in the European Union ……………………………………………………… 9

No.519 dsRNA を発現する GM 作物のバイオセーフティ：データ要件と EU 規制に関する考慮事項
Biosafety of GM Crop Plants Expressing dsRNA: Data Requirements and EU Regulatory
Considerations …………………………………………………………………………………… 10iii

No.510‑based powdery mildew resistance in hexaploid breadwheat generated by a non‑transgenic TILLING approach
非組換え TILLING 手法による遺伝子に基づく
うどんこ病抵抗性コムギ系統の作出
Acevedo‑Garcia J
2017
Plant Biotechnology Journal 15: 367‑378
ドイツの大学・英国の民間研究所（ロザムステッド）の研究者による原著論文である。 6 倍体コムギ（AABBDD ゲノム）は、栽培面積ではトウモロコシ・イネについで第 3 位、食用では第 2 位の重要作物である。コムギうどんこ病は、Blumeria graminis f.sp. tritici（Bgt 菌）による最大の病害であり、農薬・品種による防除は不完全であり、効果的抵抗性品種は市場化されていない。種々のバイテク技術のなかで特に欧州では、非組換え抵抗性コムギ品種の開発が要望されている。一方で、コムギは三倍体であるため、従来の突然変異育種では、抵抗性の育種が困難であった。そこで、著者らは突然変異誘発と TILLING 技術の組合せによる非組換えうどんこ病抵抗性コムギ系統の作出を試み、以下の結果を得た。
（ 1 ）うどんこ病抵抗性遺伝子：オオムギでは、うどんこ病抵抗性遺伝子、Mildew resistance locus o（Mlo）、の第 9 エキソンのミスセンス変異がうどんこ病に対して強い抵抗性を有することが知られる。コムギ（Triticum aestivum）には、Mlo の同祖遺伝子が A、B、D の各ゲノムセットにそれぞれ 1 つずつ（TaMlo-A1、TaMlo-B1、TaMlo-D1）存在する。
（ 2 ）mlo 変異体コムギ（一重変異）の単離：春コムギ品種 Cadenza の EMS 突然変異誘発集団から
TILLING 手法により Mlo 遺伝子の第 9 エキソンにミスセンス変異を有する変異体を特定した。その結果、 TaMlo-A1変異 2 つ、 TaMlo-B1変異 7 つ、 TaMlo-C1変異 7 つ、合計16変異型
Mlo アレルを単離した。
（ 3 ）各変異 Tamlo の抵抗性の評価：オオムギの mlo ヌル変異体の葉の表皮細胞に16の変異型 Tamloを導入し、オオムギのうどんこ病菌 Bgh の細胞への侵入率によって抵抗性の強弱を評価した。
取得した16の変異型 Tamlo は、いずれも野生型配列よりも高い抵抗性を示した。
（ 4 ）Tamlo 三重変異体の作出：抵抗性アレルの集積による抵抗性の強化をはかる目的で、変異体同士を掛け合わせ、二重、三重変異体を作出した。
（ 5 ） Tamlo 変異体系統のうどんこ病抵抗性：1 ）菌糸侵入率（羅病性：100％、完全抵抗性：
0 ％ ）： 生 育 10日 個 体 の 展 開 葉 に お け る 接 種 後 72時 間 の 侵 入 率 （ ％ ） で 示 し た 。 対 照 のCadenza は高い侵入率85％を示し、A、B、D ゲノムいずれかの Tamlo 変異体は65〜75％で対照と有意差がなかった。二重変異系統 aabbDD は40％、AAbbdd は20％；3 重変異系統
aabbdd は18〜20％の低い侵入率（高い Bgt 抵抗性）を示した。 2 ）マクロ観察：1 ）と同じ
く、1 重変異体は対照と同定度に発病し、二重及び三重変異体はともに低い発病であったが、三重変異体でより強い抵抗性が観察された。
（ 6 ）農業形質の正常性：三重変異体は、生育全般・草丈・穂数及び種子数などの農業形質は対照と差異のない正常値を示した。
（ 7 ）総括：誘発突然変異と TILLING 法により、非組換えうどんこ病抵抗性 Tamlo 三重変異体が作出された。これら系統の抵抗性は完全ではないが、うどんこ病抵抗性非組換えコムギ系統の市場化へ向けて重要な貢献をすることが期待される。
（林 健一）

1

No.511
Two NHX‑type transporters from
improve the tolerance of rice to salinity and nutrientdeﬁciency stress
キクイモ由来の2つの NHX 型トランスポーターの導入による塩害及び低栄養ストレスに対する耐性イネ系統の作出
Zeng Y
2018
Plant Biotechnology Journal 16: 310‑321
中国の国研・大学及び米国の大学研究者による原著論文である。土壌塩害及び低栄養素は農業生
産の大きな障害である。キクイモ（ Helianthus tuberosus ）は多年生草本であり、塊茎は食用となる。キクイモは高度耐塩性を有し、0.5〜1.0％の塩分土壌で発芽・生育する。植物の NHX 型陽イオ
ン /H＋輸送系は、塩害耐性及び K＋ホメオスタシスのための Na＋（K＋）/H＋交換を媒介している。著者らはキクイモから NHX と同租系の 2 つの遺伝子（HtNHX1及び HtNHX2）を特定し、これらの導入による耐塩性、低栄養ストレス耐性組換えイネ系統の作出を試み、以下の結果を得た。
（ 1 ）組換えイネ系統の作出：キクイモ由来の HtNHX1及び HtNHX2遺伝子をそれぞれ、日本型品種
日本晴に導入し、得られた組換え体それぞれ 1 系統を以下の実験に供した。
（ 2 ）塩ストレス耐性：NaCl（100mM）含有培養液：生育 2 週間のイネを 3 週間処理した。両系統
とも根・シュートのバイオマスの低下は対照非組換え体（日本晴）より少なかった。K ＋含量
は、非組換え体に対し、HtNHX1は根・シュートともに増加し、HtNHX2はシュートのみ増加した。Na＋含量は両系統とも増加した。
（ 3 ）低カリウム耐性：低 K＋（0.25mM）ストレス：HtNHX1は生育・シュートの K＋含量に変化はなかった。HtNHX2の K＋含量は、シュートで70％、根で35％、K＋含量で25％増加した。低 K＋土壌では、HtNHX2は収量で30％、収穫指数（粒重 / ワラ重：HI）及びワラ K＋含量が、ともに増加した。これに対し HtNHX1は収量及び HI が40〜50％低下した。非組換え体に対して、
HtNHX2はシュートバイオマスで45％、K ＋含量で40％、Na ＋含量で90％の増加を示したが、
HtNHX1の増加は少なかった。
（ 4 ）低主要栄養素（1/4NPK）ストレス：非組換え体及び HtNHX1は収量・バイオマスともに同様に低下した。しかし、HtNHX2では生育は減少せず、非組換え体に対しバイオマスは35％、Nは25％、P は45％の増加を示した。HtNHX1の N・P 含量は非組換え体より低かった。低 N・K
ストレスでは、HtNHX2の根の N 含量は減少せず、シュート N 含量は著増し、シュートより根への N の転流の増大を示した。さらに低肥沃度（低 N・K）水田では、非組換え体に対し
HtNHX1はワラ重で20％、収量で40％減少したが、 HtNHX2は収量で45％、N は90％、P は40％、K は13％の増加を示した。
（ 5 ）総括：キクイモ由来の NHX 型遺伝子導入により、HtNHX1及び HtNHX2の 2 つの耐塩性組換え
イネ系統が作出された。特に HtNHX2系統（HtNHX1系統ではない）は低 K＋、塩類ストレス、
全般的低栄養条件下で、収量、収穫指数、栄養素吸収などが非組換え体に比べて増加し、植物
無機養分吸収に関する NHX の機能の新局面を提起した。
（林 健一）
2

No.512
Low‑gluten, nontransgenic wheat engineered withCRISPR/Cas9
CRISPR/Cas9手法による低グルテン・非組換えコムギの作出
Sánchez‑Léon S
2018
Plant Biotechnology Journal 16: 902‑910
スペインの大学・国研及び米国の大学研究者による原著論文である。セリアック病（ Coeliac
disease）は、遺伝的素因を有する人々のコムギ・オオムギ・ライムギ等の麦類のグルテンの摂取より発生する自己免疫疾患であり、西側諸国の 7 ％以上の人々が羅病者である。既往の突然変異誘発や育種法では有効な対策が得られていない。グルテンは、麦類の胚乳に含まれるグルテニンとグリ
アジンをこね合わせることで、吸水して絡み合ったものである。著者らは、グリアジンの一つであるα ‑ グリアジンをコードする遺伝子ファミリーへの CRISPR/Cas9手法応用による低グルテンコ
ムギ系統の作出を試み、以下の結果を得た。
（ 1 ）α ‑ グリアジン突然変異系統の作出：α ‑ グリアジン遺伝子ファミリーを標的とする 2 種類の sgRNA（sgAlpha‑1及び sgAlpha‑2）を設計、これらを含む CRISPR/Cas9コンストラクト
をパンコムギ 2 品種（BWO28及び THA53）及びデューラムコムギ 1 品種（DP）に導入し、
α ‑ グリアジン抑制変異体を得た。
（ 2 ）突然変異系統のグリアジン含量：①α ‑ グリアジン：ほとんどの系統（パンコムギ及びデューラムコムギ）で大幅（32〜82％）に減少し、特に sg‑Alpha‑2変更系統で減少率が大；②γ ‑ グリアジン：供試18系統中15系統で有意（25〜94％）に減少；③ω ‑ グリアジン：減少・増加の両傾向で一定しなかった。
（ 3 ）グルテン含量：モノクローナル抗体 R5及び G12を用いた ELISA 法では、sgAlpha‑2使用系統
において平均で66.7〜61.7％の低下が、最大で85％の低下が検出された。
（ 4 ）低グルテン含量の遺伝性：グルテン含量の T1から T2世代及び T2から T3世代への追跡調査により、グルテン含量は安定的に次世代へ遺伝されることが確認された。
（ 5 ）製パン能力：一部の系統は製パン能力の向上あるいは低下がみられたが、全体的には通常コムギと同程度の能力が維持されていた。
（ 6 ）オフターゲット：オフターゲット突然変異は検出されなかった。
（ 7 ）CRISPR/Cas9コンストラクトの不在：T2世代での配列精査により、CRISPR/Cas9コンストラ
クトの不在の系統を確認した。また、すべての変異体は完全稔性で正常種子を生産し、細胞数も正常であった。
（ 8 ）総括：CRISPR/Cas9手法により、セリアック病の原因となるα ‑ グリアジン遺伝子配列を変更し、非組換え・低グルテン含量のコムギ系統が作出された。CRISPR/Cas9手法は正確かつ高能率であり、本研究で作出されたコムギ変異系統は既存のエリート品種への交配材料としての貢献が期待される
（林

3

健一）

No.513
An epigenetic breeding system in soybean for increased
yield and stability
多収・安定ダイズ作出のための後生的育種システム
Rajn SKK
2018
Plant Biotechnology Journal 16: 1836‑1847
米国大学研究者による原著論文である。植物は環境・変化に対して、遺伝的及び後生的（epigenetic）
要因から由来する表現型可変性で反応している。MutS HOMOLOG 1（MSH1）はバクテリア DNA 修復遺伝子（MutS）と相同の植物特有の遺伝子であり、MSH1の抑制はミトコンドリア及びプラスチドに関連する特性の発現に影響する。RNAi による MSH1の抑制は植物の発育過程に種々の影響を与えることが知られている。ダイズは蓄積された育種による成果はあるが、将来の発展にむけての新しい手法の開発が要望されている。著者らは後生的育種の適用による多収・安定ダイズ系統の作出を試み以下の結果を得た。
（ 1 ）MSH1‑RNAi 組換えダイズ表現型の多面的発現：MSH1‑RNAi 組換えダイズ（品種 Thorne）は、既
往のシロイヌナズナ、トマト、タバコの結果と類似した、生育率低下、雄性不稔、側枝増収、葉・花の形態変化を示した。また、RNAi 系統の後代のうち、組換え遺伝子不在のヌルセグリガント系統の一部では、MSH1発現レベルの回復は見られるものの、MSH1‑RNAi 組換え体の表現型変化を維持することから、MSH1の表現型には、後生的な調節が関与していることが明らかとなった。本研究ではメモリー系統と命名された。メモリー系統はその表現型から、中間（i）：iMSH1；極限（e）：eMSH1；及び正常（n）：nMSH1；の 3 種類に分類された。
（ 2 ）メモリー系統と非組換え体との交配：メモリー系統を非組換え体と戻し交配した F2系統の農業形質は非組換え体より幅広い変異を示した。これには 1 株莢数・種子数、100粒重、開花回数、成熟日数が含まれた。さらに、表現型の強さごとに分けた、戻し交配 F 2集団の表現型は、eMSH1、iMSH1、nMSH1の戻し交配 F2集団では開花日数（eMSH1）、1 株莢数・開花日数（iMSH1）、草丈・1 株莢数・
開花日数（nMSH1）で非組換え体より幅広い変異（高い分散）を示した。
（ 3 ）収量試験（2014）：①供試集団：1 ）3種類の F2：4（メモリー系統の戻し交雑 F2集団を 4 世代自家交雑した収差段）の各トップ50％（ 1 株莢数）を合わせた「トップ50％集団」；2 ）3集団を全部合わせた集団「バルク集団」；3 ）非組換え体；②試験地：ネブラスカ州内 4 地点、④結果：非組換え体収量：4284.65 kg/ha、「バルク集団：4419.82〜4834.89 kg/ha；「トップ50％集団」：4758.33〜5016.7 kg/ha；
F2：4 R10系統は非組換え体より有意に高い収量を示した。
（ 4 ）収量試験（2015）：結果：4 地点を合わせた平均収量は、非組換え体の4400 kg/ha に対し、全てのF2：5系統（例外 1 系統）は非組換え体より高収であり、特に F2：5 P37系統は非組換え体（4400 kg/ha）
より302 kg/ha 高収であり、非組換え体と有意差を示した。
（ 5 ）F2：6系統：収量は非組換え体と差異なく、F2：4及び F2：5を通じて示された高収量性は、F2：6世代で消失した。
（同様な結果はシロイヌナズナでも示された）。
（ 6 ）接ぎ木試験：MSH1‑RNAi（台木）と非組換え体（接穂）の接穂上の稔実種子の収量は、非組換え体
接穂 /nMSH1‑RNAi 台木の接ぎ木体が、他の 2 系統より有意に多収であった。
（ 7 ）MSH1由来 epi 系統の安全性：分散分析の結果、これら系統と試験地点との間の交互作用は非組換え体に比べて小であり、相対的に高い安定性が示された。
（ 8 ）総括：MSH1‑RNAi システムによるダイズの後生的（epigenetic）変異系統は、1 株莢数・種子量・成熟日数などの収量関連特性の変異を増大した。さらに F 2：4（自殖第 4 代）及び F 2：5（自殖第 5 代）は非組換え体より収量が増加し、有意な高収量 2 系統が特定された。また、環境との交互作用は低く、収量の高い安定性が示された。しかしこれらの安定・高収性は F2：6（自殖第 6 代）で消失した。
一般に集団の変異の増大は変化する環境への適応性の増大として受け入れられる。本研究は後生的ダ
イズ育種の先鞭であり、今後類以の成果の蓄積が望まれる。
（林 健一）

4

No.514
The rice terpene synthase genefunctions as an（S）‑limonene synthase in planta and its overexpression
leads to enhanced resistance to the blast fungus
イネテルペン合成遺伝子に過剰発現によるいもち病菌（

による（S）‑limonene 合成機能並び）抵抗性の強化Chen X
2018
Plant Biotechnology Journal 16: 1778‑1787
中国の国研・大学及び米国の大学研究者による原著論文である。いもち病はイネ最大の病害であり、抵抗性研究の文献は多数あるが、いもち病の変異は早いため、その実効性は限定的である。一方、最近の研究により、テルペン（terpene）合成遺伝子がいもち病抵抗性遺伝子として有望であることが示された。著者らはこの可能性を追求して幅広い研究を行い、以下の結果を得た。
（ 1 ）いもち病感染に対する防御反応として発現するテルペン合成遺伝子：イネのテルペン合成遺伝子の一つである OsTPS19の発現は、生育 3 週間のイネ幼植物ではいもち病菌の人工接種により、約10倍に上昇した。発現には日周リズムがあり、暗期で増加し、明期で減少した。発現には揮発性物質の発散を伴った。
（ 2 ）OsTPS19発現の変化に伴ういもち病抵抗性の変化：野生型イネ Zhonghua17を用いて OsTPS19
過剰発現系統（S4、S5、S11）及び OsTPS19 RNAi 抑制系統（d30、d31、d57）が作出された。両系統とも形態的異常はなかった。 1 ）OsTPS19発現量：過剰発現 3 系統は、非組換え体の約100倍の OsTPS19を発現した。RNAi 3系統は、非組換え体より OsTPS19発現量が低下した。 2 ）いもち病接種試験：接種 6 日後の病斑面積は過剰発現系統は非組換え体より顕著に小さく、一方 RNAi 系統では非組換え体より拡大した。
（ 3 ）OsTPS19転写と揮発性物質 limonene との関係：OsTPS19のいもち病抵抗性の機構を知るために、その代謝解析を行った。その結果、limonene の発散量が過剰発現系統では著増し、RNAi
系統では非組換え体より減少することが示された。またテルペン合成活性の検定から OsTPS19
タンパク質が合成するテルペンは（S）‑limonene が主体であった。
（ 4 ）（S）‑limonene 処理によるいもち病胞子の発芽抑制：いもち病胞子の発芽率は非組換え体での100％に対し、（S）‑limonene 処理濃度 20 mmol/L で90％、50 mmol/L で20％、80 mmol/L で10％以下、100 mmol/L で検定不能の低値となった。この結果、（S）‑limonene のいもち病菌に対する直接的抑制が示された。
（ 5 ）OsTPS19の生物学的機能：多くのテルペン類は微生物に対し対抗的抑制機能を有することが知られている。本研究では、OsTPS19が limonene 合成能力を有し、いもち病感染に対する防御反応を有することが示された。いもち病抵抗性で limonene 合成能力との密接な関係は本研究の新しい知見である。Limonene は病原菌に感染しているイネから発散される揮発性物質の一種である。いもち病胞子の発芽はモノテルペンである（S）‑limonene により抑制され、これがOsTPS19のいもち病抵抗性の要点である。
（ 6 ）総括：OsTPS19はいもち病感染イネ体から発散されるテルペンの合成機能を有し、合成されたモノテルペン（S）‑limonene はいもち病胞子の発芽を抑制し、これにより病斑の拡大を抑制す
る防御機能は発揮されている。本研究結果は既往のいもち病抵抗性 Pi 遺伝子とは異なる新しい生物学的知見である。
（林 健一）
5

No.515
Transgenic switchgrass（L.）targeted
for reduced recalcitrance to bioconversion: a 2‑yearcomparative analysis of ﬁeld‑grown lines modiﬁed fortarget gene or genetic element expression
生物的変換のための難分解性の低減を目標とする組換え
スイッチグラス（）組換え系統の作出：
改変系統の2年間圃場試験の比較解析
Dumitrache A
2017
Plant Biotechnology Journal 15: 688‑697
米国の国研・大学の研究者による原著論文である。スイッチグラスは広く北米に生育する多年性牧草であり、その多収性（ 3 〜 8 トン / エーカー）から特にバイオ燃料として注目されているが、スイッチグラスのバイオマスの構造は、微生物や酵素的に分解されにくい性質を有するため、バイオ燃料（エタノール）生産の原料とするには難点があった。バイオエネルギー研究センター（BERC）はスイッチグラスのバイオマスの分解性の向上を目標に予備的組換え系統を作出した。著者らはこの中から有望数系統を選出し、2 年間の圃場試験を行い、以下の結果を得た。
（ 1 ）供試系統：1 ） galacturonosyltransferase4（ GAUT4）抑制系統：ペクチン生合成を抑制；2 ）miRNA156 過剰発現系統：植物の生育を調節；3 ）MYB4 過剰発現系統：リグニン生合成を抑制；4 ） FDIIHLF DFLG 2ఆPHWK\OWUDQVIHUDVH （ COMT ） 抑制系統：リグニン生合成を抑制；5 ）folylpolyglutamate synthase 1（FPGS）抑制系統：リグニン生合成を抑制。
（ 2 ）グルカン及びキシラン含量：各系統の分けつ茎細胞壁バイオマス中のグルカン（グルコースの重合体、セルロースの主成分）及びキシラン（キシロースの重合体、ヘミセルロースの主成分）の含有率を調査した。グルカン含有率は 1 年目28〜39％（平均34％）、2 年目33〜43％（平均38％）、特に COMT、MYB4、FPGS 系統が高含有率であった。キシラン含有率は 1 年目17〜
22％（平均20％）、2 年目19〜27％（平均23％）、特に COMT 系統が高含有率であった。以上全系統を通じグルカン・キシラン含有率は 2 年目が 1 年目より有意に高かった。
（ 3 ）バイオマス量とエタノール収量との関係：酵素糖化によるエタノール収量とグルカン及びキ
シラン含有量との相関係数はそれぞれ−0.36、及び−0.29であり、相関を示さなかった。以上
から、バイオマス高含量はエタノール高収量とは直結しないことが分かった。
（ 4 ）植物体の硬化とエタノール酵素糖化性：1 年目と 2 年目のバイオマスとを比較すると、2 年目
は越年根からの旺盛な再生でセルロース含量は増加するが、1 年目より硬化する。 1 年目と 2年目のバイオマスの酵素糖化率を比較すると全系統を通じ 2 年目の方が低い傾向があるが、バイオマス生産量の増加により、エタノール収量としては、いずれの系統も 2 年目の方が高かった。
（ 5 ）総括：バイオ燃料として有望視されているスイッチグラスについて、細胞壁の構成成分に影響を与える遺伝子改変を行い、バイオマス生産量及びエタノール転換率及び生産量に与える影響を調査した。バイオマス生産量とエタノール転換率に相関関係は検出されなかったが、いずれの形質転換系統も、最終的なエタノール生産性の向上がみられた。今回得られた結果をもとに、転換効率の向上を図ることで、さらにエタノール生産効率をさらに改善することができると考えられる。
（林 健一）

6

No.516
Simultaneous stimulation of sedoheptulose
1,7‑bisphosphatase, fructose 1,6‑bisphosphate aldolase
and the photorespiratory glycine decarboxylase‑H proteinincreases CO2 assimilation, vegetative biomass and seedyield in Arabidopsis
シロイヌナズナにおける光合成に関与する3酵素（SBPase、FBPA、
GDC‑H）の同時発現増加は、CO2同化及びバイオマス、種子収量を増加させる
Simkin A J
2017
Plant Biotechnology Journal 15：805‑816
英国及びドイツの大学研究者による原著論文である。世界人口を養うための農作物の増収は最重要課題となっている。このためには農作物の光合成能力の向上が必須であり、すでに種々の研究がなされているが、明確な成果が得られていない。近年、光合成のカルビン ‑ ベンソン（CB）回路及び光呼吸回路の両者を同時に強化することによる光合成と収量の増加の可能性が示された。著者らはこの基本方向に基づいて、自己の既往成果から目標酵素（遺伝子）を特定し、これをモデル植物シロイヌナズナに導入して典型
的 5 種類の組換え系統を作出し、その種々の特性を調査して以下の結果を得た。
（ 1 ）組換え系統の作出：既往の成果から、CB 回路の SBPase（S）、FBPA（F）、光呼吸回路の GDC‑H（H）の 3 つの酵素を光合成増強のための標的酵素として特定した。シロイヌナズナを用いて、それぞれの標的酵素遺伝子の単独（S 系統、F 系統、H 系統）及び、SBPase 及び FBPA の二遺伝子の過剰発現体（SF 系統）を作成、SF 系統と H 系統の交配により三重特性組換え体（SFH 系統）を作成し、以下の実験に供した。
（ 2 ）光合成能力：1 ）幼植物：弱光下（通常の1/3）ではすべての系統は対照より高い光合成能力を示したが、H 系統は増加が少なかった。強光下（通常光）では S, F, SF, SFH 系統は対照より有意に高い能力を示したが、系統間では差がなく、H 系統は対照と差がなかった。
（ 3 ）葉面積及びバイオマス：1 ）葉面積：全系統とも生育中〜終期は対照より葉面積が大であり、特に成熟期（生育38日）では SFH 系統は他のすべての系統よりも有意に大であった。 2 ）バイオマス：全系
統とも対照より有意に多かった。特に三重特性 SFH 系統は、成熟期にすべての他の系統よりも高い（＋70％）バイオマスを示した。
（ 4 ）炭水化物：デンプン含量には対照と差がなかった。ショ糖濃度は全系統とも対照より高く、特に F
及び SF 系統は有意に高かった。
（ 5 ）種子収量：1 ）弱光区：S, SF, SFH 系統では対照より35〜53％高かった。H 系統は対照と差がなかった。 2 ）強光区：最大能力発揮の強光区では、S, F, SF, SFH 系統は対照に対し、39〜62％高い種子収量を示した。特に SFH 系統は他系統より有意に高く、最高収量を示した。H 系統は対照と有意差がなかった。
（ 6 ）総括：光合成の CB 回路の 2 酵素（SBPase 及び FBPA）ならびに光呼吸回路の GDC‑H の同時発現により、バイオマス及び種子収量が顕著・有意に高い組換えシロイヌナズナ系統が作出された。本研
究は作物収量増加のためには、光合成並びに光呼吸に関与する複数の遺伝子の同時操作が有効な手段となることを示す成果であり関係分野への情報提供として価値を有すると考えられる。
（林 健一）

7

No.517An（）‑α‑
gene of Soybean has arole in defense against nematodes and is involved insynthesizing insect‑induced volatiles（）‑α‑
遺伝子によるダイズの線虫防御機能及び昆虫食害により誘起される揮発性物質の合成
Lin J
2017
Plant Biotechnology Journal 15: 510‑519

米国・中国・ドイツの大学研究者による原著論文である。テルペンはテルペン合成酵素（TPSs）
により産生される二次代謝産物であり、ある種のものは種々の障害に対する天然防御機能を有する。ダイズでは20種類以上の GmTPS が存在し、多くは生殖器官で発現するが、12の GmTPS は各種の障害に対して機能している。特に GmTPS21は ĮఆIDUQHVHQHV\QWKDVH と特定されたことから GmAFSと命名され、さらにダイズシスト線虫抵抗性遺伝子として注目された。従来のシスト線虫抵抗性育種成果は不十分であり、新手法の開発が要望されていた。著者らは既往の成果に基づいて GmAFSの研究をさらに進め、以下の結果を得た。
（ 1 ）シスト線虫接種試験による GmAFS 発現：接種 3 日後の根における GmAFS 発現は、羅病性ダ
イズ系統 TNO2‑275では変化がなかった。しかし、抵抗性系統 TNO2‑226では対照の2.5倍のGmAFS 発現が示された。
（ 2 ）GmAFS と他のテルペン合成酵素との進化的関係：GmAFS は同様の防御的機能を有するリンゴ
及びポプラの TPS と系統樹上の近接位置で、構造的にも高い相同性があり、同祖的関係が示された。これら遺伝子は金属イオン K＋の結合に関与することが知られている。
（ 3 ）組換え毛状根システムによる GmAFS のシスト線虫抵抗性の確認：既往の成果として組換え毛状根システムによるシスト線虫抵抗性検定法が確立されている。羅病性系統 Williams82を用い、GmAFS を発現する系統と発現しない対照系統を作出し、検定用シスト線虫系統の接種による生物検定を行った。成熟線虫及びシストの数は、対照が平均17.0、 GmAFS 発現毛状根は10.0あり、後者が前者より有意に低かった。さらに対照を100と設定した雌指数（female index）
は組換え毛状根区は60であり、約40％の羅病性の低下が示された。
（ 4 ）草食害虫及びメチルジャスモン酸処理によるダイズ葉における GmAFS の発現：GmAFS がシ
スト線虫抵抗性以外の生物的機能を知るために、ナミハダニによるダイズ食害葉の GmAFS 発
現量を調査し、対照の12倍の発現量であることを示した。さらに害虫に食害された時に植物が産生するメチルジャスモン酸を無食害のダイズ葉に処理したところ GmAFS の発現量は対照の11倍であった。
（ 5 ）食害葉発散揮発性物質の主体をなす（E, E）-Į-farnesene：ナミハダニ食害葉から発散された揮-Į-farnesene が食害時の葉の揮発性物質産生において発性物質を調査し、GmAFS 由来の（E, E）
主体的な役割を果たすことが示された。
（ 6 ）総括：植物が有する天然有機化合物の一種であるテルペンを合成するテルペン合成酵素 TPSsの中から、特にダイズで発現される遺伝子 GmAFS が特定された。GmAFS はダイズシスト線虫に対する抵抗性を有し、シスト線虫被害を40％低下させた。また、昆虫食害ダイズ葉からは、
GmAFS 由来の抵抗性揮発物質が発散された。以上から、GmAFS はダイズの地下部のシスト線虫抵抗性及び地上部の喰葉害虫の両防御機能を有することが示された。今後、防御機能及び農業特性のテストを加え、育種情報として利用されることが期待される。
（林 健一）

8

No.518
Results from ten years of post‑market environmental
monitoring of genetically modiﬁed MON 810 maize in theEuropean Union
欧州連合における MON810トウモロコシ上市後10年間の環境モニタリングの結果
Bertho L
2020
PLoS One 15: e0217272
モンサント社とドイツの環境コンサル会社によるによる報文。MON810トウモロコシは、1998年に欧州連合（EU）で商業栽培が認可された。EU での商業栽培開始後、モンサント社は、自主的なモニタリングを実施してきた。本報告では、2006〜2015年までの10年間にわたる農家へのアンケー
ト調査及び文献調査に基づき、MON810トウモロコシの栽培による環境及び農業体系への影響を議論した。
（ 1 ）調査対象：2006年から2015年の10年間、欧州 8 か国（チェコ、フランス、ドイツ、ポーランド、ポルトガル、ルーマニア、スロバキア、スペイン）の1,262の農家を対象とし、延べ2,627の回答を得た。約半数が回答 1 回のみで、毎年回答したのは0.1％であった。
（ 2 ）調査対象国の MON810トウモロコシの栽培面積：10年間の合計で、チェコ 39,278 ha、フランス 26,374 ha、ドイツ 6,806 ha、ポーランド 12,320 ha、ポルトガル 62, 300 ha、ルーマニア
14,047 ha、スロバキア 6,438 ha、スペイン 950,616 ha であった。このうち10年間の全ての年で栽培があったのは、チェコ、ポルトガル、スロバキア、スペインの 4 か国である。
（ 3 ）アンケート質問項目：各農家の農地における栽培体系に関する事柄（連作の状況、植え付け/ 収穫時期、雑草管理、病害虫管理、潅水管理等）、農地での生育に関する事柄（発芽勢、出穂期、成熟期、収量、ひこばえ発生状況等）、周囲の環境影響に関する事柄（罹病 / 害虫発生、雑草プレッシャー、節足動物 / 鳥 / ほ乳類の訪問数等）。
（ 4 ）栽培体系：MON 810トウモロコシの栽培により、農薬使用の大幅な削減、標的害虫からの効
率的な保護が実現し、従来のトウモロコシと比較してより健康的で高収量の作物が得られたとする、明確な傾向が示された。
（ 5 ）農地での生育：MON 810トウモロコシは、従来のトウモロコシと比較して、病気や害虫に対する感受性が低下したとする、明確な傾向が示された。
（ 6 ）環境影響：農家からのアンケート結果から、MON 810トウモロコシと従来のトウモロコシの間に有意差はなかった。欧州では、耐性害虫の発生もこれまでのところ確認されていない。
（ 7 ）文献調査：10年間の調査において、査読誌に掲載された375論文と48レビュー論文を MON810
トウモロコシ及び Cry1Ab タンパク質に関連する論文として精査したが、いずれも2007年の欧州食品安全機関（EFSA）による安全性評価に修正をもたらすものではなかった。
（ 8 ）総括：農家を対象としたアンケート調査によるモニタリング及び文献調査の結果、MON 810の栽培に関連する予期しない悪影響は明らかにされなかった。
（小口 太一）9

No.519
Biosafety of GM Crop Plants Expressing dsRNA: Data
Requirements and EU Regulatory Considerations
dsRNA を発現する GM 作物のバイオセーフティ：
データ要件と EU 規制に関する考慮事項
Arpaia S
2020
Frontier in Plant Science 11: 940
欧州の規制当局や大学、バイテク企業の研究者による総説。二本鎖 RNA（dsRNA）発現によるRNA 干渉（RNAi）による標的遺伝子の発現抑制技術は、欧州以外の地域では、既に実用化が始まっている。本稿では、dsRNA 発現 GM 作物の欧州での輸入及び加工に係る承認プロセスについて、欧州食品安全機関（EFSA）の指針に基づく EU の GM 作物の承認プロセスと照らし、考慮事項について議論した。
（ 1 ）比較評価：EFSA の指針では、GM 作物のリスク評価は、適切な比較対象植物と比較し、非GM 作物との違いを特定し、特定された相違点に対して安全性評価を行うことを原則とする。
dsRNA 発現 GM 作物に関しても、この原則を適用し、比較評価によりリスク評価することが可能である。
（ 2 ）分子特性：分子特性については、①供与核酸及びその核酸供与生物の情報、② GM 作物に導入された新規タンパク質に関する情報、③非意図的な有害物質やアレルゲン産生性に関する情報等について、プロブレムフォーミュレーションによるリスク評価が行われる。dsRNA 発現
GM 作物については、②は dsRNA であり新規タンパク質は生成されない。また、dsRNA の標的以外の遺伝子発現に対する影響については慎重に評価する必要がある。
（ 3 ）食品 / 飼料安全性評価：EFSA 指針では、新規タンパク質及びそれ以外の構成成分について、毒性、アレルゲン性、飼料安全性、栄養評価等が求められる。dsRNA 発現 GM 作物については、新規タンパク質の発現は意図されていないことを考慮した簡素化が期待される。
（ 4 ）環境影響評価：dsRNA 発現 GM 作物についても、導入形質の dsRNA 発現レベルの分析、および非標的生物（NTO）への観察可能な影響に関するデータは、RNAi 植物にさらされた種の安全性を確保するために必要な証拠データを提供する必要がある。
（ 5 ）総括：dsRNA 発現 GM 作物も、原則としては、従来の GM 作物の EFSA 指針を当てはめて評価することが可能であるが、新規タンパク質の発現がないことによるデータ提供の簡素化、
標的外遺伝子発現への影響に関するバイオインフォマティックデータの提供、といった、指針の更新を提案する。
（小口 太一）10

ERA プロジェクト調査報告
2020年10月

印刷発行

特定非営利活動法人

国際生命科学研究機構（ILSI JAPAN）
会 長
理事長

宮澤陽夫
安川拓次

〒102‑0083東京都千代田区麹町3‑5‑19にしかわビル5FTEL 03‑5215‑3535
FAX 03‑5215‑3537
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