新しいシロイヌナズナ形質転換体選抜マーカー「SmR遺伝子」を開発~ 安価な抗生物質で遺伝子組換えシロイヌナズナを明瞭に選抜可能~

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2026-06-29 愛媛大学

愛媛大学の研究グループは、遺伝子組換えシロイヌナズナの選抜に利用できる新たな選抜マーカー「SmR遺伝子」を開発した。遺伝子組換え植物では目的遺伝子が導入される割合が低いため、抗生物質耐性遺伝子を利用した選抜が不可欠であるが、従来広く用いられるハイグロマイシンやカナマイシンはコスト面に課題があった。研究では、細菌由来のストレプトマイシン/スペクチノマイシン耐性遺伝子AadA1を植物用に最適化したSmR遺伝子を作製し、安価なストレプトマイシンまたはスペクチノマイシンを用いて形質転換シロイヌナズナを明瞭かつ効率的に選抜できることを実証した。さらに、SmR遺伝子を持つ植物はカナマイシンやハイグロマイシンへの感受性を維持するため、既存の選抜マーカーと組み合わせた複数遺伝子の導入にも利用可能であることを示した。本成果は、植物の基礎研究や遺伝子機能解析、品種改良研究を効率化し、低コストで柔軟な遺伝子組換え技術の普及に貢献すると期待される。

新しいシロイヌナズナ形質転換体選抜マーカー「SmR遺伝子」を開発~ 安価な抗生物質で遺伝子組換えシロイヌナズナを明瞭に選抜可能~
ストレプトマイシン、スペクチノマイシンによる形質転換シロイヌナズナT1世代の選抜上段:選抜培地の全体図、下段:形質転換体候補個体の拡大図

<関連情報>

シロイヌナズナの核形質転換におけるストレプトマイシン/スペクチノマイシン選択のためのシンプルなSmR選択マーカー遺伝子 A simple SmR selectable marker gene for Streptomycin/Spectinomycin selection in Arabidopsis nuclear transformation

Aoha Miki, Shunya Hirata, Juna Akiyama, Mana Shimatani, Kappei Kobayashi, Hidetaka Kaya
Plant Biotechnology  Published:June 20, 2026
DOI:https://doi.org/10.5511/plantbiotechnology.26.0420b

Abstract

Selectable marker genes are essential for recovering rare transformants during plant genetic transformations. However, only a limited number of markers are routinely used in Arabidopsis thaliana, particularly for nuclear transformation by the floral dip method. Aminoglycoside-3″-adenylyltransferase (AadA) has been widely used in plastid transformation to confer resistance to Streptomycin and Spectinomycin; however, its applicability to nuclear transformation in Arabidopsis has not been systematically examined. Here, we evaluated an Arabidopsis-codon-optimized AadA1 (Streptomycin/Spectinomycin Resistance: SmR) gene derived from Escherichia coli and lacking any plastid-targeting sequence, as a selectable marker for Arabidopsis nuclear transformation. Dose–response analyses revealed consistent Streptomycin and Spectinomycin sensitivity profiles across the four accessions (Col, L. er, Ws, and C24). When introduced via Agrobacterium-mediated floral dip, SmR conferred robust resistance to 50 mg l−1 Streptomycin or 10 mg l−1 Spectinomycin, enabling clear visual discrimination between resistant transformants and bleached non-transformants. Segregation analyses of T2 progeny revealed Mendelian 3 : 1 ratios, indicating successful transformation of the nuclear genome. Importantly, SmR transformants remained fully sensitive to Kanamycin and Hygromycin, demonstrating that SmR does not confer cross-resistance to these commonly used antibiotics. This compatibility enables the simultaneous use of Spectinomycin, Kanamycin, and Hygromycin for triple selection, allowing efficient isolation of triple transgenic plants. These results establish the non-targeted SmR as an efficient and cost-effective selectable marker for Arabidopsis nuclear transformation and expand the practical repertoire of plant selectable marker systems.

細胞遺伝子工学
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