ダーリン58
人工アメリカンチェストナットの木

ダーリング58は、遺伝子組み換えされたアメリカ栗の木です。この木は、ニューヨーク州立大学環境科学林業学部（SUNY ESF）のアメリカ栗研究・修復プログラム（ACRRP）がアメリカ栗財団（TACF）[1]と共同で、北米の森林にアメリカ栗を復活させることを目的として作出しました。これらのダーリング58の木はクリ疫病に襲われましたが、生き残りました。ダーリング58の木は成熟し、クリを生産し、増殖して、北米の森林にアメリカ栗の木を復活させます。[2] [3] [4] [5]育種プログラムの初期段階でのエラーにより、2023年10月にエラーが発見される前に、ダーリング58の一部（すべてではないにしても）[6]フィールドテストで代替品種であるダーリング54が使用されました。 [7]

アメリカンチェストナット財団は、完了したすべての圃場試験で誤ってダーリング54が使用されていたことなどから、2023年12月にダーリング58品種の開発支援を中止しましたが、[8]この樹木の起源となったアメリカンチェストナット研究・復元プログラム（ACRRP）は、その開発を継続しています。ACRRPは、既存のダーリング54圃場試験を基盤として、ダーリング54の樹木の採用を目指すことを決定しました。圃場試験の修正リストを含む最新の請願書は、2025年夏に提出される予定です。[9]

背景

クリ疫病は19世紀後半に日本クリとともに持ち込まれ、かつて広く分布していたアメリカクリを壊滅させました。[10]改変されていない在来樹木は疫病によって根こそぎ枯死し、根系だけが生き残ります。その後、根から新芽が伸びますが、再び疫病に侵され、成熟する前に枯れてしまいます。この悪循環が繰り返されます。[4]

機構

クリ疫病はシュウ酸を産生することで樹木に被害を与え、シュウ酸は形成層のpHを低下させ、植物組織を枯死させます。ダーリン58は、 CaMV 35Sプロモーターによって駆動される小麦由来のシュウ酸酸化酵素（OxO）遺伝子を付加します。[11]このプロモーターにより、植物体全体でOxOタンパク質が産生されます。OxOタンパク質は、植物が酸を分解し、過度の損傷が発生する前に作用します。この防御戦略は小麦だけでなく、イチゴ、バナナ、オート麦、大麦、その他の穀物にも見られます。この抵抗性形質は子孫に受け継がれます。抵抗性は疫病のライフサイクルの完了を阻止するものではありません。[12]

遺伝子組み換えダーリング58変異体を用いた広範囲にわたる試験により、他の種への影響を評価するために、マルハナバチの生存、花粉利用、繁殖は、アメリカ栗の花粉に通常含まれる濃度のシュウ酸酸化酵素の影響を受けないことが示されました。[13] アメリカ栗のゲノムに遺伝子組み換えシュウ酸酸化酵素遺伝子が存在しても、光合成や呼吸生理にはほとんど影響がありません。[14]

歴史

2013年には、小麦由来のOxOをアメリカグリに導入する初期実験が報告されました。2つの異なるプロモーター（35S、VspB）を持つ鉢植えの遺伝子組み換え植物が作製されました。植物の葉におけるOxOレベルが測定されました。切断葉への感染実験では、病斑の大きさが疫病耐性のある中国産のグリと同程度かそれ以下にまで縮小できることが示され、鉢植えのグリも疫病耐性を持つ可能性があることが示唆されました。[15] [16]

2014年、ニューヨーク州立大学環境科学研究所（SUNY ESF）は、「Darling4」という遺伝子組み換え作物によって、アメリカ産と中国産のクリの中間レベルの抵抗性がもたらされたと報告しました。この形質は子孫にも受け継がれました。[12] [17]

ダーリング58（SX58）系統は2016年以前に生産された。2020年のSUNY-ESF修士論文によると、ダーリング58は最も多くのOxOを生成する遺伝子組み換え種であることがわかった。[11]

2020年1月、研究者らはダーリング58変異株の規制緩和請願書を提出し、パブリックコメント期間は2020年10月19日に終了した。[18] [19]

2022年11月、USDAはダーリング58の承認に向けて再度パブリックコメント期間を開始しました。[20]

2022年、ニューヨーク州立大学（SUNY）と環境科学研究所（ESF）の科学者らは、異なるプロモーターであるイースタン・コットンウッド由来のwin3.12を導入することで、OxOの発現レベルを基底状態では低く維持しつつ、創傷や感染下では増加させることを報告した。この改変は、「常時オン」のCAMVプロモーターと比較して代謝効率が高く、ダーリング58変異体と比較して、世代を超えて導入遺伝子の安定性が向上することが期待される。実験室での生物検定では、win3.12-OxO系統は疫病耐性のある中国産クリと同様の高い耐病性を示した。[21]

2023年12月、TACFは、ダーリング58の開発が性能不良のため中止すると発表した。[22]これは、ダーリング54と呼ばれる類似の品種が実際に試験に使用されたという不運によるものと考えられる。ダーリング54の既存遺伝子Sal1の破壊が性能不良を引き起こした可能性がある（以下のセクションを参照）。[6] ESFは、既存のダーリング54のフィールド試験を基に、代わりにダーリング54の樹木の採用を目指すことを決定した。[9] SUNY ESFは、TACFの支援なしに種子を一般に配布するための連邦政府の承認を求め続けている。[23]

ダーリン54

2023年12月、事故が発生し、「ダーリング58」として知られている物質は実際には「ダーリング54」であったことが発表されました。[1] [23]ダーリング54は、同じく35S:OxO構造を導入した遺伝子組み換えのアメリカンチェストナットです。D58とD54の違いは、D54では35S:OxO構造がゲノム​​内のコード配列に挿入されていることです。D58では、35S:OxO構造がゲノム​​の非コード領域に挿入されていると考えられていました。コード配列、つまり遺伝子への挿入は、遺伝子発現を阻害または変化させ、ひいてはタンパク質機能を阻害または変化させる可能性があります。35S:OxO構造は、D54ゲノムのSal1遺伝子内に位置しています。[6] Sal1は、他の種における干ばつストレスおよび酸化ストレス応答と関連付けられています。[24] [25]

参考文献

  1. ^ ab "Darling 58".アメリカン・チェスナット財団. 2023年8月25日.
  2. ^ 「SUNY-ESFの研究者が栗の木の再生促進を求める請願書を審査」The Daily Orange . 2020年10月27日.
  3. ^ ポプキン、ガブリエル（2020年4月30日）「遺伝子工学はアメリカンチェストナットを復活させることができるか？」ニューヨーク・タイムズ。
  4. ^ ab 「科学者たちは遺伝子工学 でアメリカ栗の木を復活させられると期待している」www.usnews.comロイター2021年4月22日
  5. ^ メルトン、リサ（2021年4月1日）「シエラクラブの寵児、遺伝子組み換え栗」ネイチャー・バイオテクノロジー誌39 (4):400. doi :10.1038/s41587-021-00903-w. PMID:  33846656 . S2CID  :233221423 – www.nature.comより
  6. ^ abc 「ESF Darling Science Update - 2023年12月15日」www.esf.edu . 2024年4月15日閲覧。
  7. ^ トッド、ロキシー（2024年3月8日）「GMOプログラムが行き詰まり、アメリカ産栗の回復の未来は？」アレゲニー・フロント誌。
  8. ^ Brindley, Hal (2023年12月8日). 「プレスリリース：TACF、ダーリン58の開発を中止」.アメリカンチェストナット財団. 2024年6月5日閲覧。
  9. ^ ab 「2024年進捗報告書」ESFにおけるアメリカンチェストナット研究・修復プロジェクト。2024年6月5日閲覧。
  10. ^ Ronsheim, Margaret L. (2022年2月). 「侵略的外来種」. AccessScience . McGraw-Hill Education. doi :10.1036/1097-8542.350480.
  11. ^ ab Matthews, Dakota (2020年5月). トランスジェニックアメリカンチェストナット（Castanea dentata）におけるシュウ酸酸化酵素の定量と相対的mRNA発現（修士論文）. ニューヨーク州シラキュース：ニューヨーク州立大学環境科学林業学部. 2024年1月20日閲覧。
  12. ^ ab Newhouse, Andrew E.; Polin-McGuigan, Linda D.; Baier, Kathleen A.; Valletta, Kristia ER; Rottmann, William H.; Tschaplinski, Timothy J.; Maynard, Charles A.; Powell, William A. (2014年11月). 「トランスジェニックアメリカンチェストナットは疫病抵抗性を高め、その形質をT1子孫に伝える」. Plant Science . 228 : 88– 97. Bibcode :2014PlnSc.228...88N. doi :10.1016/j.plantsci.2014.04.004. PMID  25438789. S2CID  207388855.
  13. ^ Newhouse, Andrew E.; Allwine, Anastasia E.; Oakes, Allison D.; Matthews, Dakota F.; McArt, Scott H.; Powell, William A. (2021年6月10日). 「マルハナバチ（Bombus impatiens）の生存、花粉利用、繁殖は、アメリカンチェストナット（Castanea dentata）花粉中のシュウ酸酸化酵素の現実的な濃度では影響を受けない」. Transgenic Research . 30 (6): 751– 764. doi : 10.1007/s11248-021-00263-w . PMC 8580921. PMID  34110572 . 
  14. ^ Onwumelu, Anuli; Powell, William A.; Newhouse, Andrew E.; Evans, Garrett; Hilles, Gwen; Matthews, Dakota F.; Coffey, Vernon; Drake, John E. (2023年3月). 「アメリカンチェストナットの葉におけるシュウ酸酸化酵素遺伝子発現は光合成や呼吸生理にほとんど影響を与えない」. New Forests . 54 (2): 233– 254. Bibcode :2023NewFo..54..233O. doi :10.1007/s11056-022-09909-x.
  15. ^ Zhang, Bo; Oakes, Allison D.; Newhouse, Andrew E.; Baier, Kathleen M.; Maynard, Charles A.; Powell, William A. (2013年3月31日). 「シュウ酸酸化酵素遺伝子発現の閾値レベルは、トランスジェニックアメリカンチェストナット（Castanea dentata）葉のバイオアッセイにおいて、Cryphonectria parasitica誘発壊死を軽減する」. Transgenic Research . 22 (5): 973– 982. doi :10.1007/s11248-013-9708-5. PMC 3781299. PMID  23543108 . 
  16. ^ Jabr, Ferris. 「新世代のアメリカンチェストナットがアメリカの森林を再定義するかもしれない」Scientific American 310.3 (2014年3月1日). 2014年4月1日閲覧。
  17. ^ 「Blight-resistant American chestnut trees take root at SUNY-ESF」www.phys.org、2014年11月6日。2014年9月23日閲覧。
  18. ^ 「疫病耐性ダーリング58アメリカンチェストナットの非規制ステータス決定請願」https://www.aphis.usda.gov、2020年8月28日閲覧。
  19. ^ 「ニューヨーク州立大学環境科学林業学部、疫病耐性アメリカンチェストナット種ダーリング58の非規制認定申請」https://www.federalregister.gov、2020年8月19日。2020年8月28日閲覧。
  20. ^ 「USDA、遺伝子組み換え技術を用いて開発されたアメリカンチェストナットの規制緩和に関する環境文書草案への一般からの意見募集」2022年11月。2022年11月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  21. ^ Carlson, Erik; Stewart, Kristen; Baier, Kathleen; McGuigan, Linda; Culpepper, Tobi; Powell, William (2022年3月). 「アメリカンチェストナットにおける病原体誘導性疫病耐性遺伝子発現」. Molecular Plant Pathology . 23 (3): 370– 382. Bibcode :2022MolPP..23..370C. doi :10.1111/mpp.13165. PMC 8828690. PMID 34841616  . 
  22. ^ Brindley, Hal (2023年12月8日). 「プレスリリース：TACF、ダーリン58の開発を中止」.アメリカンチェスナット財団. 2023年12月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年12月12日閲覧。
  23. ^ ab Grandoni, Dino (2023年12月24日). 「遺伝子工学は栗の木を救うためのものだった。そして間違いが起きた」ワシントン・ポスト. 2023年12月24日閲覧。
  24. ^ Chan, Kai Xun; Mabbitt, Peter D.; Phua, Su Yin; Mueller, Jonathan W.; Nisar, Nazia; Gigolashvili, Tamara; Stroeher, Elke; Grassl, Julia; Arlt, Wiebke; Estavillo, Gonzalo M.; Jackson, Colin J.; Pogson, Barry J. (2016-08-02). 「SAL1ホスホアデノシンホスファターゼの不活性化による葉緑体における酸化ストレスの感知とシグナル伝達」. Proceedings of the National Academy of Sciences . 113 (31): E4567-76. Bibcode :2016PNAS..113E4567C. doi : 10.1073/pnas.1604936113 . ISSN  0027-8424. PMC 4978270. PMID 27432987  . 
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さらに読む

USDAは疫病耐性のあるアメリカ栗の植樹を許可すべき

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