熱帯アジア・アフリカのイネ品種改良に向けた籾数増加に関する遺伝子解析と育種的利用

• Project/Area Number: 11J07274
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Breeding science
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 藤田 大輔 九州大学, 農学研究院, 講師
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2013: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2012: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: イネ / 多収性 / インド型品種 / 熱帯ジャポニカ / 籾数 / 高精度連鎖解析 / マーカー選抜 / 育種的利用

Research Abstract

世界の人口増加に伴い、米の消費量も年々増加し続けており、生産量を増加する必要がある。アジア・アフリカなど熱帯地域の栽培イネ品種の生産量増加には、収量構成要素(穂数、籾重、1穂当たり籾数)に関する遺伝子の育種的改良が不可欠である。本研究では、熱帯地域で栽培されているインド型品種において籾数を増加する遺伝子め特定とその育種的利用を目指している。期間内に行う研究内容は、大きく区分すると以下の3つの内容である。(1)高精度連鎖解析を行い、籾数が増加する遺伝子(qTSN>4)の分子機構を検証する。(2)次に、qTSN4を識別するDNAマーカーを作出する。(3)さらに、熱帯アジア・アフリカ地域で普及品種へqTSN4を導入する。
(1)の研究内容に関しては、昨年度の研究成果において、qTSN4の候補遺伝子を導入した形質転換体を作出し、導入した遺伝子の籾数への効果を確認した。本年度は、qTSN4の候補遣伝子を過剰発現した形質転換体の後代系統において、籾数増加・止め葉幅の増大・維管束数の増加の効果を確認した。(2)の研究内容に関しては、在来品種70系統を栽培しDNAを抽出し、候補遺伝子の塩基配列を解読・比較した。その結果、日印間では対立遺伝子座が明らかに異なる傾向がみられた。配列情報を基に、日印間の対立遺伝子座を識別するマーカーを作出した。(3)の研究内容に関しては、インドネシアの普及品種Ciherang、ラオスの普及品種TDK1、フィリピンの普及品種PSBRc18、バングラデッシュの普及品種BR11、インドの普及品種SwarnaにqTSN4を導入するマーカー選抜育種を行い、固定系統を選抜評価した。BC_2F_3集団において、籾数の増加と止め葉幅の増大を確認した。また、東アフリカの普及品種SUPAにqTSN4を導入しており、BC_3F_1種子を作出した。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Research Products

• [Journal Article] Identification and characterization of quantitative trait loci for root elonga tion by using introgression lines with genetic background of Indica-type rice variety IR64. (2014)
  • Author(s): M. Obara, T. Ishimaru, T. Abiko, D. Fujita, N. Kobayashi, S. Y anagihara, and Y. Fukuta
  • Journal Title: Plant Biotechnol. Rep. Volume: 8 Issue: 3 Pages: 267-277
  • DOI: 10.1007/s11816-014-0320-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Responses and adaptation by Nephotettix virescens to monogenic and pyramided rice lines with Grh-resistance genes. (2014)
  • Author(s): Q. Vu, R. Quintana, D. Fujita, C. C. Bernal, H. Yasui, C. D. Medina, and F. G. Horgan
  • Journal Title: Entomol. Exp. Appl. Volume: 150 Issue: 2 Pages: 179-190
  • DOI: 10.1111/eea.12149
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NALI allele from a rice landrace greatly increases yield in modern indica cultivars. (2013)
  • Author(s): D. Fujita, K. R. Trijatmiko, A. G. Tagle, M. V. Sapasap, Y. Koide, K. Sasaki, N. Tsakirpaloglou, R. B. Gannaban, T. Nishimura, S. Yanagihara, Y. Fukuta, T. Kos hiba, I. H. Slamet-Loedin, T. Ishimaru, N. Kobayashi
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA Volume: 110 Issue: 51 Pages: 20431-20436
  • DOI: 10.1073/pnas.1310790110
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] QTL for spikelet number from a high-yielding rice variety, Hoshiaoba, detected in an introgression line with the genetic background of an indica rice variety, IR64. (2013)
  • Author(s): Koide, Y., D. Fujita, A. G. Tagle, K. Sasaki, T. Ishimaru, Y. Fukuta, N. Kobayashi
  • Journal Title: Euphytica Volume: 印刷中(印刷中) Issue: 1 Pages: 97-106
  • DOI: 10.1007/s10681-013-0882-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rice resistance to planthoppers and leafhoppers (2013)
  • Author(s): D. Fujita, A. Kohli, and F. G. Horgan
  • Journal Title: Critical Review in Plant Sciences Volume: 32 Issue: 3 Pages: 162-191
  • DOI: 10.1080/07352689.2012.735986
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional roles of the plasticity of root system development in dry matter production and water uptake under rainfed lowland conditions in rice : Evaluation of IR64 introgression lines (INLs) (2013)
  • Author(s): M. Nakata, V. Gowda, A. Henry, R. Serraj, Y. Inukai, D. Fujita, N. Kobayashi, R. Suralta, A. Yamauchi
  • Journal Title: Field Crops Research Volume: 144 Pages: 288-296
  • DOI: 10.1016/j.fcr.2013.01.024
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of near-isogenic lines carrying QTL for high spikelet number with the genetic background of an <i>indica</i> rice variety IR64 (<i>Oryza sativa</i> L.) (2012)
  • Author(s): D.Fujita, A.Tagle, L.Ebron, Y.Fukuta, N.Kobayashi
  • Journal Title: Breeding Science Volume: 62 Issue: 1 Pages: 18-26
  • DOI: 10.1270/jsbbs.62.18
  • NAID: 130004146331
  • ISSN: 1344-7610, 1347-3735
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mapping and pyramiding of two major genes for resistance to the brown planthopper (Nilaparvata lugens [Stal]) in the rice cultivar ADR52 (2012)
  • Author(s): K.Myint, D.Fujita, M.Matsumura, T.Sonoda, A.Yoshimura, H.Yasui
  • Journal Title: Theoretical and Applied Genetics Volume: 124 Issue: 3 Pages: 495-504
  • DOI: 10.1007/s00122-011-1723-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of QTLs for days to heading in near-isogenic lines with genetic background of Indica-type rice variety IR64 (Oryza sativa L.) (2011)
  • Author(s): D.Fujita, R.E.Santos, L.A.Ebron, Y.Fukuta, N.Kobayashi
  • Journal Title: Plant Breeding Volume: 130 Issue: 5 Pages: 526-532
  • DOI: 10.1111/j.1439-0523.2011.01864.x
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Marker-assisted breeding of qTSN4 for increasing grain yield of popular Indica-type rice cultivars in Southeast and South Asia (2014)
  • Author(s): D. Fujita, E. Simon, K. Sasaki, R. Gannaban, T. Ishimaru, and N. Kobayashi
  • Organizer: 7th International rice genetics symposium
  • Place of Presentation: マニラ・フィリピン(発表確定)
  • Year and Date: 2014-11-06
• [Presentation] Fine-mapping of a QTL for increase total spikelet number, qTSN4, in a tropical japonica rice variety (2012)
  • Author(s): D. Fujita, A. G. Tagle, R.B. Gannaban, Y. Koide, K. Sasaki, Y. Fukuta, T. Ishimaru, N. Kobayashi
  • Organizer: 10^<th> International symposium on Rice Functional Genomics
  • Place of Presentation: Thailand
  • Year and Date: 2012-11-27
• [Presentation] インド型品種ADR52に由来するトビイロウンカ抵抗性遺伝子BPH25とBPH26に関する遺伝子集積系統の育成 (2012)
  • Author(s): 安井秀、藤田大輔、屋良朝紀、吉村淳
  • Organizer: 日本育種学会第121回講演会
  • Place of Presentation: 宇都宮大学
  • Year and Date: 2012-03-30
• [Presentation] IR64染色体挿入系統群を用いた根長に関わるQTLの同定と特徴付け (2012)
  • Author(s): 小原実広、石丸努、藤田大輔、小林伸哉、福田善通
  • Organizer: 日本育種学会第121回講演会
  • Place of Presentation: 宇都宮大学
  • Year and Date: 2012-03-30
• [Presentation] QTL analysis for total spikelet number in introgression line from new-plant-type rice variety with IR64 genetic background (2012)
  • Author(s): R.B.Gannaban, A.G.Tagle, D.Fujita, M.J.T.Yanoria, L.A.Ebron, K.Sasaki, N.Kobayashi, T.Ishimaru
  • Organizer: SABRAO
  • Place of Presentation: チェンマイ・タイ
• [Presentation] Planthopper problem and research for planthopper resistance in Japan (2011)
  • Author(s): D.Fujita
  • Organizer: Partnership development workshop for enhancing brown planthopper resistance
  • Place of Presentation: 国際稲研究所・フィリピン
  • Year and Date: 2011-11-24
• [Remarks] 国際農林水産業研究センター 熱帯アジアの稲の収量を増加する遺伝子を発見-DNAマーカー育種によりインド型品種の増収が可能に-
  • URL: http://www.jircas.affrc.go.jp/press/2013/press12.html
• [Remarks] 独立行政法人 農業・食品産業技術総合研究機構 作物研究所 熱帯アジアの稲の収量を増加する遺伝子を発見-DNAマーカー育種によりインド型品種の増収が可能に-
  • URL: http://www.naro.aftrc.go.jp/publicity_report/press/laboratory/nics/049514.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] Breeding methods for enhancing grain yield and related Materials and Methods (2014)
  • Inventor(s): T. Ishimaru, I. H. Slame t-Loedin, D. Fujita, K. R. Trijatmiko, Y. Koide, K. Sasaki, N. Tsakirpaloglou, Y. Fukuta, and N. Kobayashi
  • Industrial Property Rights Holder: T. Ishimaru, I. H. Slame t-Loedin, D. Fujita, K. R. Trijatmiko, Y. Koide, K. Sasaki, N. Tsakirpaloglou, Y. Fukuta, and N. Kobayashi
  • Filing Date: 2014-02-03
  • Overseas