Home大学院统合生命科学研究科 教授 坊農 秀雅
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本研究成果のポイント
1 遗伝子（顿狈础）の狙った场所だけピンポイントで编集できるゲノム编集技术を用いて、シソに含まれる健康関连成分を高める代谢改変に成功しました。
2 見た目は「赤」から「緑」へ、抗炎症?抗酸化作用を持つ「ルテオリン」は約6倍に 増加しました。
3 高付加価値な食品?医薬品素材としての実用化へ期待されます。
概要
広島大学(大学院统合生命科学研究科 坊農秀雅教授)、三島食品(株)、広島県立技術総合研究所(農業技術センター 松下修司主任研究員)の研究グループは、遺伝子(DNA)の狙った場所だけピンポイントで編集できるゲノム編集技術「CRISPR-Cas9」(※1)を用いることで、シソに含まれる健康関連成分である「ルテオリン」(※2)の含有量を通常の約6倍に高めた、新しい緑色のシソ系統の開発に成功しました。本研究グループが2023年に達成した「シソの全ゲノム解読」に続く、シソの有用性を飛躍的に高める革新的な成果です。
シソ(Perilla frutescens)は、古くから东アジアで広く栽培されている高価値な园芸作物です。本研究では、赤色色素(アントシアニン)を作る上で重要な分岐点となる酵素「フラバノン3-ヒドロキシラーゼ(F3H)」(※3)の遗伝子に着目し、これをゲノム编集によってピンポイントで改変しました。その结果、赤シソから赤色色素が消失して鲜やかな緑色へと変化しただけでなく、代谢経路のバランスが変化した结果、抗酸化?抗炎症作用を有する「ルテオリン」が约6倍に増えました。さらに、强い抗酸化作用を持つ「ロスマリン酸」の含有量も増加倾向が认められました。
本研究成果は、复雑なゲノム构造(异质四倍体)を持つシソにおいて、狙い通りの成分を作らせる「代谢エンジニアリング」の有用性を世界に先駆けて実証したものであり、将来的な高付加価値品种の育成につながるものです。
本研究で用いたゲノム编集技术は、外来の遗伝子を导入する「遗伝子组み换え」とは异なり、もともとシソが持つ遗伝子の一部を改変する技术です。
?論文タイトル：CRISPR-Cas9 disruption of flavanone 3-hydroxylase produces a green phenotype and alters flavone metabolites in allotetraploid perilla
?著者：Shuji Matsushita, Michiharu Nakano, Suguru Chokyuu, Masaki Kurao, Ayane Fujita, Junko Kimura, Chinatsu Nagata, Takeshi Ishikawa, Keita Tamura, Hidemasa Bono
?掲載雑誌名：Frontiers in Plant Science
?顿翱滨番号：10.3389/蹿辫濒蝉.2026.1877946
背景
シソ科のシソ(Perilla frutescens var. crispa)は、日本をはじめとする东アジアで古くから亲しまれている野菜?生薬です。日本では、植物の赤?紫?青の色をつくる天然色素アントシアニンを豊富に含み梅干しの着色やふりかけ等に加工される「赤シソ」と、爽やかな香りと见た目で刺身のつまや生食に広く使われる緑色の「青ジソ)」に分类され、それぞれ高い商业価値を持っています。
シソにはこれまでに400以上の生理活性物质(健康に良い成分)が见つかっており、伝统的な中国医学では风邪や胃肠障害、不安神経症の治疗にも用いられてきました。主な有効成分として、抗炎症?抗酸化作用を持つ「ルテオリン」や「ロスマリン酸」(※4)、特有の香り成分「ペリルアルデヒド」などが知られています。
しかし、シソは「异质四倍体(2种类の异なるゲノムを併せ持つ复雑な遗伝子构造)」という极めて难解なゲノム构造をしているため、従来の交雑育种では特定の有用成分だけを狙って増减させることが技术的に非常に困难でした。
こうした课题に対して、近年ではゲノム编集技术が有効な手法として注目されています。ゲノム编集技术は、従来の交雑育种に比べて、农作物の品种改良を飞跃的に加速させる革新的な技术として、世界中で研究开発や実用化が进められています。
研究成果の内容
研究グループは、赤シソをベースに、アントシアニン合成経路の键となる酵素である贵3贬(フラバノン3-ヒドロキシラーゼ)の遗伝子をゲノム编集技术によってピンポイントで改変しました。
&苍产蝉辫;1 赤から緑へ、见た目のドラマチックな色の変化
贵3贬遗伝子が働かなくなったシソは、赤色色素であるアントシアニンが作られなくなった结果、赤シソから「鲜やかな緑色」のシソ(见た目は青シソ)へと剧的に変化しました。
&苍产蝉辫;2 成分プロファイルの大幅な改良(ルテオリンが约6倍に増加)
代谢物分析を行ったところ、ルテオリンの含有量が野生型と比较して约6倍に増加していることが明らかになりました。さらに、别の有用ポリフェノールであるロスマリン酸の蓄积量も同时に増加する倾向が认められました。
&苍产蝉辫;3 网罗的遗伝子発现解析による里付け
植物体内の遗伝子全体の働きを网罗的に调べるトランスクリプトーム解析を行ったところ、代谢物の変化と整合する形で、フェニルプロパノイドおよびフラボノイド合成経路に関わる遗伝子群の発现パターンが変化していることが确认されました
今后の展开
今回の研究成果により、シソが秘めている成分スイッチを的确にコントロールできることが実証され、シソという作物自体の持つ新たな可能性が大きく拓かれました。今后は、今回开発した系统を活用し、シソの持つ复雑な机能への理解をさらに深めていきます。将来的には、これらの知见に基づき、シソの健康関连成分を高めた高付加価値な机能性食品や、医薬品の新たな天然由来素材としての活用に役立てていくための研究开発を展开していきます。
用语解説
※1 ゲノム編集技術「CRISPR-Cas9」：
遗伝子(顿狈础)の狙った场所だけピンポイントで编集できる技术
※2 ルテオリン：
植物に含まれる黄色系のフラボノイドで、抗酸化?抗炎症などの働きを持つ健康成分
※3 フラバノン 3-ヒドロキシラーゼ(F3H)
植物のアントシアニン合成経路において重要な役割を果たす酵素
※4 ロスマリン酸
シソ科植物に含まれる天然のポリフェノールで、抗酸化?抗炎症作用やアレルギー抑制効果がある成分
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