- 指導教員名
- 土岐 精一（とき せいいち）教授
- 専門分野
- 植物ゲノム工学
- キーワード
- 植物ゲノム編集、植物ゲノム工学、植物分子育種、デザイン育種、突然変異
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Faculty of Agriculture
農学部植物ゲノム工学研究室
生命科学科
植物ゲノムの精密改変技術の開発とその応用
今後世界人口が86億人に達し、また地球温暖化によって作物の病虫害も増えることが懸念されています。したがって多収で高温耐性、病虫害にも強いタフな農作物を迅速に育成する必要があります。この点、有用な形質（形態・性質）を決めている遺伝子と変異部位が同定あるいは推測可能な場合は、狙って変異を導入できれば、育種（品種改良）の効率とスピードは大幅にアップすると考えられます。これを可能にする技術がゲノム編集です。比較ゲノム解析や、オミクス情報をAI等も駆使して解析することにより、有用形質を支配する遺伝子の同定や設計も可能になると期待されており、ゲノム編集を利用した育種は今後益々盛んになると考えられています。
当研究室では、植物におけるゲノムの修復や維持機構の理解に基づき、精度が高い新規のゲノム編集技術の開発を行うと共に、技術を活用して有用形質を付与した農作物の作出を行います。また個々の遺伝子を改良するだけでなく、ゲノム全体の遺伝子の構成を設計通りに改変することを目的に、減数分裂期の組換え部位を制御する研究を行います。
所属学生研究テーマ・分野（例）
- クロマチンリモデリングによるゲノム編集の効率化
- 人工ヌクレアーゼを用いた減数分裂期組換え部位の制御
- ジーンターゲッティングの頻度を向上させるケミカルのスクリーニング
- トランスポゾンを用いた人工ヌクレアーゼの一過的発現技術の開発
- ゲノムの可塑性を高めた植物の作出と新規突然変異育種法への応用
- 塩基の酸化損傷を利用した新規変異導入技術の開発
- ゲノム編集による健康機能性を高めた農作物の開発
- ゲノム編集によるでんぷんの組成の改変
- ゲノム編集による花きの花色の改変
指導教員
- 主な担当講義
- 分子育種学、分子遺伝学、植物分子育種学
- その他
- 2017年 日本植物細胞分子生物学会学術賞受賞「植物ゲノム編集の基盤技術の開発」
- 主要著書・論文
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- 遠藤真咲、土岐精一（2021)学術会議叢書28 日本の食卓の将来と食料生産の強靭化について考える 第9章 スマート農業技術とゲノム編集技術について 日本学術協力財団編集・発行
- 根岸克弥、土岐精一（2019）未来を切り拓く先端的な生命科学への挑戦「ゲノム編集酵素の改良・改変による植物ゲノム編集技術の発展」JATAFFジャーナル Vol.7 No.5
- 遠藤亮、賀屋秀隆、土岐精一（2018）「CRISPR/Cas9によるゲノム編集技術の進展と作物への応用 発展し続けるCRISPR/Cas9を用いたゲノム編集技術」化学と生物 Vol.56 No.11 Page. 759 – 768
- 遠藤真咲、土岐精一（2017）植物ゲノム編集技術の展望 特集編集 9-30ページ 植物の生長調節 第52巻1号
- 土岐精一（2017）アグリバイオ 創刊号 有用植物のゲノム編集 特集号編集 8-43ページ、北隆館
- 雑賀啓明、土岐精一（2017）「イネのゲノム編集―その動向と展望― イネの遺伝子を狙いどおりに改変」化学と生物 55巻10号 676-683
- 雑賀啓明、土岐精一（2015）「植物ゲノム編集技術の現状と作物育種への利用」バイオインダストリー 32(12) 5-12
- Sukegawa S, Saika H, Toki S (2021) Plant genome editing: ever more precise and wide reaching (invited focus review). Plant J. 106(5):1208-1218.
- Nishizawa-Yokoi A, Toki S（2021）A piggyBac-mediated transgenesis system for the temporary expression of CRISPR/Cas9 in rice. Plant Biotechnol J. 19(7):1386-1395.
- Endo M, Iwakami S, Toki S (2021) Precision genome editing in plants via gene targeting and subsequent break-induced single-strand annealing. Plant Biotechnol J. 19(3) 563 – 574.
- Negishi K, Kaya H, Abe K, Hara N, Saika H, Toki S. (2019) An adenine base editor with expanded targeting scope using SpCas9-NGv1 in rice. Plant Biotechnol. J. 17 (8): 1476-1478.
- Endo M, Mikami M, Endo A, Kaya H, Itoh T, Nishimasu H, Nureki O, Toki S. (2019) Genome editing in plants by engineered CRISPR-Cas9 recognizing NG-PAM. Nature Plants 5(1):14-17.
- Ito Y, Nishizawa-Yokoi A, Endo M, Mikami M, Shima Y, Nakamura N, Kotake-Nara E, Kawasaki S, Toki S. (2017) Re-evaluation of the rin mutation and the role of RIN in the induction of tomato ripening. Nature Plants 3(11):866-874.
- Osakabe K, Osakabe Y, Toki S (2010) Site-directed mutagenesis in Arabidopsis using customdesigned zinc finger nucleases. Pro. Nat. Acad. Sci. USA 107(26):12034-12039