ハクサイ根こぶ病抵抗性の分子遺伝学的解析と育種への応用

• Project/Area Number: 19380008
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Breeding science
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 松元 哲 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 野菜茶業研究所野菜ゲノム研究チーム, 上席研究員 (00355629)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 畠山 勝徳 野菜茶業研究所, 野菜ゲノム研究チーム, 主任研究員 (60355625) ; 平井 正志 京都府立大学, 大学院・生命環境科学研究科, 教授 (50343405) ; 久保 中央 京都府立大学, 大学院・生命環境科学研究科, 准教授 (60347440)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥19,240,000 (Direct Cost: ¥14,800,000、Indirect Cost: ¥4,440,000); Fiscal Year 2009: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2008: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2007: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
• Keywords: 根こぶ病 / 抵抗性遺伝子 / ハクサイ / DNAマーカー / 遺伝子単離

Research Abstract

マップベースクローニングによりハクサイ根こぶ病抵抗性遺伝子Crr1のゲノム領域を同定した。このcDNAをクローニングし、35Sプロモーターの下流に連結した形質転換用ベクターを作成し、シロイヌナズナに形質転換した。T_2世代からKm選抜培地で生育したシロイヌナズナ計19系統の抵抗性を調べた。接種検定では、供試したすべの元品種のコロンビアの根部は著しく肥大して地上部の生育が阻害された。19系統の形質転換体の中で、7系統29個体が抵抗性を示した。導入したcDNAは根こぶ病抵抗性を付加可能な遺伝子と判断した。
Crr2の座乗領域を特定するため、Crr2近傍の2つのマーカー間18kbで、抵抗性と罹病性のゲノムが組換えを生じた複数個体のF_3を調べたところ、いずれも抵抗性を示し、Crr2の座乗位置はこの2つのマーカー間であると推測された。座乗位置をさらに12.7kbまで絞り込み、当該領域のエクソンがCrr2を構成するものと考えられた。単離したCrr3候補遺伝子は病害抵抗性遺伝子に類似の配列を有していた。遺伝解析に使用した1系統(AN F2-446)は抵抗性遺伝子様配列の第2イントロン付近の領域を挟んで下流側が罹病性親系統ホモ型、上流側がヘテロ型だった。AN F2-446は抵抗性であるため、抵抗性遺伝子様配列の第2エクソンより上流が抵抗性に関与すると推測された。
根こぶ病はハクサイのみならずアブラナ科の野菜やナタネに甚大な被害を及ぼしている。3種類の抵抗性遺伝子 (Crr1、Crr2、Crr3) の単離とその構造解析を試み、Crr1については遺伝子導入により感受性のシロイヌナズナに抵抗性が付与されたことから抵抗性遺伝子であると断定した。またCrr1とCrr3はいずれも防御反応に関する遺伝子に共通の構造を有していたが、Crr2は若干異なる配列であった。これはCrr1とCrr3が抵抗性に直接的に作用する遺伝子であるのに対して、Crr2自身は抵抗性を発揮せず、Crr1の発現を促進する作用をもちそれぞれ機能が異なるためと考えられた。根こぶ病の抵抗性遺伝子が単離、同定された初めての例である。

Research Products

• [Journal Article] 野菜ゲノム研究とDNAマーカーの活用の現状と問題点 (2008)
  • Author(s): 松元哲
  • Journal Title: 農耕と園芸 12 Pages: 136-137
• [Presentation] ハクサイ根こぶ病抵抗性遺伝子Crrlのマップベースクローニング (2010)
  • Author(s): 畠山勝徳
  • Organizer: 日本育種学会春季大会(118回講演会)
  • Place of Presentation: 秋田県大学
  • Year and Date: 2010-09-25
• [Presentation] マーカー選抜によるハクサイ根こぶ病抵抗性実用品種の育成 (2010)
  • Author(s): 松元哲
  • Organizer: 日本育種学会春季大会 (117回講演会)
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2010-03-27
• [Presentation] ハクサイF1品種「秋理想」の根こぶ病抵抗性に連鎖するDNAマーカーの作成 (2010)
  • Author(s): 加藤丈幸
  • Organizer: 日本育種学会春季大会 (117回講演会)
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2010-03-27
• [Presentation] 根こぶ病強度抵抗性を有する'はくさい中間母本農9号'の育成とその特性 (2010)
  • Author(s): 松元哲
  • Organizer: 園芸学会平成22年度春季大会
  • Place of Presentation: 日本大学
  • Year and Date: 2010-03-22
• [Presentation] ハクサイ根こぶ病抵抗性に関与する候補遺伝子(Crr1)の単離 (2008)
  • Author(s): 松元哲
  • Organizer: 園芸学会
  • Place of Presentation: 三重大学(三重県津市)
  • Year and Date: 2008-09-28
• [Presentation] Mapping of various traits in Brassica rapa and Raphanus sativus (2008)
  • Author(s): Masashi Hirai
  • Organizer: Brassica 2008
  • Place of Presentation: ノルウェー、リレハンメル
  • Year and Date: 2008-09-10
• [Presentation] Map Based Cloning of the Clubroot Resistance Gene, Crr1, in Brassica rapa L. (2008)
  • Author(s): Satoru Matsumoto
  • Organizer: Brassica 2008
  • Place of Presentation: ノルウェー、リレハンメル
  • Year and Date: 2008-09-09
• [Presentation] シロイヌナズナ・ハクサイゲノムのシンテニー情報を利用した根こぶ病抵抗性育種 (2008)
  • Author(s): 畠山 勝徳
  • Organizer: 第49回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2008-03-22
• [Presentation] Strategy of marker assisted selection for high resistance clubroot in Chinese cabbage. (2007)
  • Author(s): Satoru Matsumoto
  • Organizer: 2007 Korean Brassica Genome Consortium
  • Place of Presentation: 韓国水原(農村振興庁)
  • Year and Date: 2007-11-21
• [Presentation] Brassica rapa L.(ハクサイ)における根こぶ病抵抗性遺伝子(Crr3)のマップベースクローニング (2007)
  • Author(s): 平井 正志
  • Organizer: 日本育種学会 第112回講演会
  • Place of Presentation: 山形県鶴岡市
  • Year and Date: 2007-09-23
• [Book] Genome Mapping and Molecular Breeding in Plants, Vol.5, Vegetables, Chapter5.5 Brassica rapa (2007)
  • Author(s): Masahi Hirai
  • Total Pages: 6
  • Publisher: Springer-Verlag Berlin Heidlberg 2007
• [Patent(Industrial Property Rights)] 根こぶ病抵抗性アブラナ科植物の作出方法 (2011)
  • Inventor(s): 松元哲, 他
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2010-211689
  • Filing Date: 2011-09-22
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 根ごぶ病抵抗性アブラナ科植物の作出方法 (2010)
  • Inventor(s): 松元哲, 他
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2010-211689
  • Filing Date: 2010-09-22
• [Patent(Industrial Property Rights)] はくさい中間母本農9号 (2009)
  • Inventor(s): 松元哲, 他
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構
  • Filing Date: 2009-04-23