バイオ燃料やバイオ製品の開発を飛躍的に向上させる植物の遺伝子操作技術 (New Plant Engineering Method Promises to Dramatically Improve Biofuel and Bioproduct Development)

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2024-11-07 アメリカ合衆国・ローレンスバークレー国立研究所(LBNL)

カリフォルニア大学バークレー校のイノベーティブ・ゲノミクス研究所(IGI)とローレンス・バークレー国立研究所(Berkeley Lab)の研究者たちは、植物の遺伝子組み換え技術を大幅に向上させる新手法を開発しました。この手法は、植物の遺伝子組み換えに広く利用されている土壌細菌「アグロバクテリウム・ツメファシエンス」のDNA導入効率を高めるものです。研究チームは、バイナリーベクターと呼ばれる小型の環状プラスミドの構造を最適化し、植物や菌類へのDNA導入効率を向上させました。この成果により、バイオ燃料やバイオ製品の開発が加速し、石油依存からの脱却に向けた生物学的製品や材料の創出が期待されます。

<関連情報>

バイナリーベクターコピー数工学がアグロバクテリウム媒介形質転換を改善する Binary vector copy number engineering improves Agrobacterium-mediated transformation

Matthew J. Szarzanowicz,Lucas M. Waldburger,Michael Busche,Gina M. Geiselman,Liam D. Kirkpatrick,Alexander J. Kehl,Claudine Tahmin,Rita C. Kuo,Joshua McCauley,Hamreet Pannu,Ruoming Cui,Shuying Liu,Nathan J. Hillson,Jacob O. Brunkard,Jay D. Keasling,John M. Gladden,Mitchell G. Thompson & Patrick M. Shih

Nature Biotechnology  Published:04 November 2024

DOI:https://doi.org/10.1038/s41587-024-02462-2

バイオ燃料やバイオ製品の開発を飛躍的に向上させる植物の遺伝子操作技術 (New Plant Engineering Method Promises to Dramatically Improve Biofuel and Bioproduct Development)

Abstract

The copy number of a plasmid is linked to its functionality, yet there have been few attempts to optimize higher-copy-number mutants for use across diverse origins of replication in different hosts. We use a high-throughput growth-coupled selection assay and a directed evolution approach to rapidly identify origin of replication mutations that influence copy number and screen for mutants that improve Agrobacterium-mediated transformation (AMT) efficiency. By introducing these mutations into binary vectors within the plasmid backbone used for AMT, we observe improved transient transformation of Nicotiana benthamiana in four diverse tested origins (pVS1, RK2, pSa and BBR1). For the best-performing origin, pVS1, we isolate higher-copy-number variants that increase stable transformation efficiencies by 60–100% in Arabidopsis thaliana and 390% in the oleaginous yeast Rhodosporidium toruloides. Our work provides an easily deployable framework to generate plasmid copy number variants that will enable greater precision in prokaryotic genetic engineering, in addition to improving AMT efficiency.

生物工学一般
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