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遺伝子組換え作物の作り方(アグロバクテリウム法、パーティクルガン法)

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近年、様々な遺伝子組換え作物が流通しています。

遺伝子組換え技術については、私たち消費者にとって、かなり難しい概念であり、完璧に理解している人はほとんどいないと思います。

食品科学者の私としては、正しい知識を皆様に知ってもらい、その上で食べ物を選んでいただければと考えております。

遺伝子組換えの概要については、以前こちらの記事に纏めております。

遺伝子組換え(GMO)食品について

本記事では、実際に遺伝子を組換える方法についてご説明致します。

遺伝子組換えの方法

遺伝子組換えとは、生物の細胞から有用な性質を持つ遺伝子を取り出し、植物などの細胞の遺伝子に組み込み、新しい性質をもたせることです。

よって、上述の通り、遺伝子組換え作物を作るためには、植物の細胞に目的とする遺伝子を導入しなければならないのですが、その方法は様々あります。

代表的なものとして、アグロバクテリウム法パーティクルガン法がありますので、そちらをご説明いたします。

アグロバクテリウム法

アグロバクテリウム法は、アグロバクテリウムという細菌を利用する方法です。

アグロバクテリウムは、土の中に住む植物病原性細菌であり、自分の体内の遺伝子領域を宿主である植物に導入して、自分が生きてくために必要な養分を作らせる性質を持っています。

具体的には、アグロバクテリウムの中にあるプラスミドと呼ばれる環状 DNA を利用します。

このプラスミドDNAをアグロバクテリウムから取り出し、特殊な酵素を用いて導入したい遺伝子をプラスミドの中に組み込みます。

作ったプラスミドを再度アグロバクテリウムの中に戻して、そのアグロバクテリウムを遺伝子導入したい植物に感染させます。

そうすることでプラスミドが植物の細胞に運ばれて、目的の遺伝子が植物の中に送り込まれ、遺伝子が導入されます。

この方法は、アグロバクテリウムが感染する植物にのみ用いることが可能です。

パーティクルガン法

パーティクルガン法は、金やタングステンなどの金属の微粒子に導入したい遺伝子が含まれるDNAをコーティングしたものを弾丸として、高速で射出して細胞内にDNAを導入する方法です。

こちらの方法は、生物を利用するアグロバクテリウム法とは異なり、かなり物理的な手法となっております。

細胞内への貫通力を高めるため、弾丸には重たいもので、かつ、化学的に不活性であり生体に害を及ぼしにくいものが適当であり、金微粒子が良く使われます。

粒子の射出には、ヘリウムなどの高圧ガスや火薬などを使って、目的の植物体の中に打ち込みます。

この方法は、アグロバクテリウムが感染しない植物に対しても実施することが可能である点が大きな利点であります。

一方で、遺伝子が入る確率が低いことや、機材が高価でランニングコストもかかるという問題点もあります。

遺伝子組換え作物の確認

新たに遺伝子を導入した際には、遺伝子を導入したものと、そうでないものを区別する必要があります。

その方法は、抗生物質入りの培地を用いて遺伝子導入された細胞のみを選別する方法が主に用いらます。

まず、アグロバクテリウム法、パーティクルガン法などといった方法で遺伝子を組換えした場合、全ての細胞に遺伝子が導入されるわけではなく、いくつかの細胞に遺伝子が導入された状態となります。

ここで、目的の遺伝子が導入された細胞を選び出す必要があります。

その方法としては、上述の通り、目的の遺伝子以外に、抗生物質の耐性を持つような遺伝子を入れておきます。

そして、遺伝子導入を行った細胞を、抗生物質入りの培地で培養します。

そうすると、遺伝子が導入されていないものは抗生物質によって死滅しますが、遺伝子が導入されているものは、抗生物質の耐性を獲得しているので、抗生物質入りの培地でも育つことが出来ます。

育った細胞に対して、植物ホルモンなどを注入して育てることで根や葉が形成され、植物体が得られます。

また、得られた植物体が本当に遺伝子が導入されているか調べる方法も、もちろんあります。

得られた植物体からDNAを取り出し、PCRという特定のDNA配列を増幅させる技術を用いて、導入した遺伝子が増幅されるかどうか調べます。

この方法は、非常に検出感度が高く、0.1%でも目的とする遺伝子が混入していれば、その遺伝子を増幅させ検知することが可能であります。

そのため、実際に遺伝子組換え作物を見分ける際にも用いられている方法です。

まとめ

遺伝子組換え作物の作り方をまとめると以下の通りです。

・遺伝子組換え作物を作るためには、植物の細胞に目的とする遺伝子を導入しなければならない
・遺伝子組換えの代表的な手法として、アグロバクテリウム法とパーティクルガン法がある
・アグロバクテリウム法は、アグロバクテリウムという細菌を用いて遺伝子を導入する方法である
・パーティクルガン法は、金属微粒子にDNAをコーティングして弾丸として打ち込む方法である
・遺伝子導入された細胞や植物は、抗生物質耐性やPCR法によって識別することが可能である

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