食用海藻スジアオノリで精密なゲノム編集技術を確立~遺伝子レベルで成長や香りの仕組みを解明する新たな道を開く~

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2025-10-23 北海道大学

北海道大学の研究チームは、食用海藻スジアオノリで精密なゲノム編集を実現し、海藻類で初めて遺伝子レベルで機能を直接検証できる技術基盤を確立した。抗生物質耐性遺伝子を選択マーカーとし、CRISPR/Cas9を用いて標的遺伝子座に正確にノックインする手法を開発。これにより、有用遺伝子の位置特定や機能解析が効率化され、香り・味の改良、環境適応や藻類ブルーム発生メカニズムの解明に道を開く。スジアオノリは食用として利用される一方、大量発生による漁業被害も引き起こすため、成長・香り・環境応答の分子基盤の理解は重要とされる。本技術は藻類バイオテクノロジーの飛躍的進展を示し、海藻の産業利用と環境保全の両立に寄与することが期待される。成果は『BMC Plant Biology』誌に掲載。

食用海藻スジアオノリで精密なゲノム編集技術を確立~遺伝子レベルで成長や香りの仕組みを解明する新たな道を開く~
本研究の概要

<関連情報>

緑藻スジアオノリにおける抗生物質選択マーカー遺伝子の安定発現とCRISPRを用いたノックインシステムの開発 Stable transgene expression and CRISPR-mediated knock-in system of a bacteria-derived antibiotic selection gene in the green alga Ulva prolifera

Zheng Qin,Whelver Surnido,Hiroyuki Mizuta & Toshiki Uji
BMC Plant Biology  Published:06 October 2025
DOI:https://doi.org/10.1186/s12870-025-07411-y

Abstract

Ulva prolifera is a fast-growing green seaweed that has garnered considerable interest in both fundamental and applied research. Here, we established a molecular tool by employing a selectable marker gene that allowed the isolation of U. prolifera cells integrating exogenous DNA. We developed a modular plasmid for expressing exogenous genes in U. prolifera based on the bacterial antibiotic-resistance marker, aminoglycoside phosphotransferase gene (aph7”). Integration of aph7” in macroalgae can generate transformants resistant to hygromycin B. In addition, we characterized the promoter region of the small subunit of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase gene (pUpRbcS) to drive the expression of aph7”. The transcripts were consistently confirmed from antibiotic-selected transformants, stably retaining the exogenous gene in the succeeding generations. Subsequently, a CRISPR-based knock-in system was established, facilitating the integration of aph7” cassette in the endogenous selection gene encoding for adenine phosphoribosyltransferase (UpAPT). APT gene can serve as an endogenous marker in algae that exhibits a lethal phenotype under cultivation with 2-fluoroadenine. The resulting knock-in mutants could resist the co-selection of the antibiotic hygromycin B and 2-fluoroadenine. Our results advance U. prolifera as a genetic platform, enabling functional research to elucidate Ulva biology, and to bring forth biotechnological utilization of algal resources.

細胞遺伝子工学
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