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New genetic resource development and advanced breeding through connecting the Japanese wheat research resources to a renowned international agricultural research institute

Research Project

Project/Area Number 19KK0157
Research Category

Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
Research InstitutionKobe University (2021-2023)
Fukui Prefectural University (2019-2020)

Principal Investigator

松岡 由浩  神戸大学, 農学研究科, 教授 (80264688)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石井 孝佳  鳥取大学, 乾燥地研究センター, 准教授 (80823880)
佐久間 俊  鳥取大学, 農学部, 准教授 (40717352)
宅見 薫雄  神戸大学, 農学研究科, 教授 (50249166)
辻本 壽  鳥取大学, 乾燥地研究センター, 教授 (50183075)
Project Period (FY) 2019-10-07 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Keywordsタルホコムギ / パンコムギ / 八倍性合成コムギ / 国際トウモロコシ・コムギ改良センター / ナショナルバイオリソース・プロジェクト / 国際トウモロコシ・コムギ研究センター / ナショナル・バイオリソース・プロジェクト / 8倍性合成コムギ / CIMMYT / NBRP
Outline of Research at the Start

本研究は、6倍性パンコムギ(AABBDDゲノム)に祖先野生種タルホコムギ(DD)のコアコレクションを交配・胚培養して、多数の「8倍性合成コムギ(AABBDDDD)」を作出する。そして、タルホコムギの多様なアリルをパンコムギに導入して利用する新技術を開発し確立する。過去100年、コムギ染色体数の発見、倍数性進化の解明等、日本は世界の研究をリードしており、最高水準の研究リソース(人材、技術、遺伝資源)を有する。本研究は、ゲノム解読が完了した好機に、研究リソースを結集し、気候変動下の食糧生産問題の解決に向けて、国際トウモロコシ・コムギ改良センター(CIMMYT、メキシコ)との共同研究を推進する。

Outline of Annual Research Achievements

温暖化で深刻な負の影響を受けるパンコムギでは、育種を加速して、気候変動に打ち克つ品種を開発する必要がある。本研究は、六倍性パンコムギ(AABBDDゲノム)に祖先野生種タルホコムギ(DD)のコアコレクションを交配・胚培養して、多数の「八倍性合成コムギ(AABBDDDD)」を作出する。過去100年、コムギ染色体数の発見、倍数性進化の解明等、日本は世界の研究をリードしており、最高水準の研究リソース(人材、技術、遺伝資源)を有する。本研究は、ゲノム解読が完了した好機に、研究リソースを結集し、気候変動下の食糧生産問題の解決に向けて、20世紀に「緑の革命」を主導したことで著名な国際トウモロコシ・コムギ改良センター(CIMMYT、メキシコ)との共同研究を推進することを目的とする。
本研究では、研究期間内に2つの研究計画(① 八倍性合成コムギの作出、② 八倍性合成コムギ派生系統を用いたDゲノム改良と遺伝様式の解明)を実施する。本年度のそれぞれの研究実績は次の通りである。
①八倍性合成コムギの作出:研究代表者と研究分担者がCIMMYTを訪問し、八倍性合成コムギを作出するためのタルホコムギとパンコムギのエリート品種(農林61号など)との交雑作業を行なった。
②八倍性合成コムギ派生系統を用いたDゲノム改良と遺伝様式の解明:ゲノム配列を利用してデザインしたFISH用オリゴDNAプローブを用いてパンコムギDゲノムとタルホコムギDゲノムの識別について、ブロッキング条件等の検討が必要なことが明らかとなった。今後、新たなプローブ作成を含めて、ゲノムを識別する手法をさらに検討する。また、八倍体系統を自殖した個体の染色体数をフローサイトメーターで調べたところ、交雑の組み合わせに依存して、八倍体を維持している系統や六倍体もしくは異数体になっている系統があることが明らかになった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

「①八倍性合成コムギの作出」について、日本側研究者がCIMMYTを訪問して研究を進めることができた。「②八倍性合成コムギ派生系統を用いたDゲノム改良と遺伝様式の解明」については、パンコムギDゲノムとタルホコムギDゲノムの識別するFISH用オリゴDNAプローブの再設計を含めた条件検討が必要なことから、やや遅れが発生している。一方、八倍性合成コムギのゲノム安定性に関する新規の知見がえらえた。これらから、全体として、「概ね順調に進展している」とした。

Strategy for Future Research Activity

[研究計画の変更] 該当なし
[研究を遂行する上での課題]
新型コロナウィルスの世界的感染拡大の影響により、CIMMYTを訪問して研究を実施する計画が十分に実施できていなかった。
[対応策]
海外海外渡航が可能となったことから、今後CIMMYTを訪問しての研究実施を重点的に行う。

Report

(5 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2024 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] 国際トウモロコシ・コムギ研究センター(メキシコ)

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  • [Journal Article] Phylogeographic and quantitative trait locus analysis of the ability of Aegilops tauschii Coss., the D genome progenitor of common wheat, to cause genome doubling in the F1 hybrids with Triticum turgidum L., the AB genome progenitor2022

    • Author(s)
      Matsuoka Yoshihiro
    • Journal Title

      Genetic Resources and Crop Evolution

      Volume: 70 Pages: 763-773

    • DOI

      10.1007/s10722-022-01459-7

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Genome-Wide Association Study of Morpho-Physiological Traits in Aegilops tauschii to Broaden Wheat Genetic Diversity2021

    • Author(s)
      Mahjoob Mazin Mahjoob Mohamed、Gorafi Yasir Serag Alnor、Kamal Nasrein Mohamed、Yamasaki Yuji、Tahir Izzat Sidahmed Ali、Matsuoka Yoshihiro、Tsujimoto Hisashi
    • Journal Title

      Plants

      Volume: 10 Issue: 2 Pages: 211-211

    • DOI

      10.3390/plants10020211

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Origin of host-specificity resistance genes of common wheat against non-adapted pathotypes of Pyricularia oryzae inferred from D-genome diversity in synthetic hexaploid wheat lines2021

    • Author(s)
      Inoue Yoshihiro、Vy Trinh Thi Phuong、Asuke Soichiro、Matsuoka Yoshihiro、Tosa Yukio
    • Journal Title

      Journal of General Plant Pathology

      Volume: - Issue: 4 Pages: 201-208

    • DOI

      10.1007/s10327-021-00990-2

    • NAID

      120007098985

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Origin and Dynamics of <i>Rwt6</i>, a Wheat Gene for Resistance to Nonadapted Pathotypes of <i>Pyricularia oryzae</i>2021

    • Author(s)
      Asuke Soichiro、Umehara Yuta、Inoue Yoshihiro、Vy Trinh Thi Phuong、Iwakawa Mizuki、Matsuoka Yoshihiro、Kato Kenji、Tosa Yukio
    • Journal Title

      Phytopathology

      Volume: 111 Issue: 11 Pages: 2023-2029

    • DOI

      10.1094/phyto-02-21-0080-r

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Genetic Analysis of Hexaploid Wheat (Triticum aestivum L.) Using the Complete Sequencing of Chloroplast DNA and Haplotype Analysis of the Wknox1 Gene2021

    • Author(s)
      Gogniashvili Mari、Matsuoka Yoshihiro、Beridze Tengiz
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 22 Issue: 23 Pages: 12723-12723

    • DOI

      10.3390/ijms222312723

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      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Reproductive and genetic roles of the maternal progenitor in the origin of common wheat ( Triticum aestivum L.)2020

    • Author(s)
      Matsuoka Yoshihiro、Mori Naoki
    • Journal Title

      Ecology and Evolution

      Volume: 10 Issue: 24 Pages: 13926-13937

    • DOI

      10.1002/ece3.6985

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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 祖先野生種プレブリーディングによるコムギ遺伝資源の創出と育種展開2020

    • Author(s)
      松岡由浩、石井孝佳、宅見薫雄、辻本壽、岸井正浩
    • Journal Title

      アグリバイオ

      Volume: 4 Pages: 42-44

    • NAID

      40022456623

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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ROLE OF A GEORGIAN LINEAGE IN THE EVOLUTION OF Aegilops tauschii Coss., AN ANCESTOR OF BREAD WHEAT2024

    • Author(s)
      Yoshihiro Matsuoka and Yoshihiro Koyama
    • Organizer
      International Scientific Conference Georgian Wheat Continuous Tradition of Use and Rituals
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      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 雑種ゲノム倍化を引き起こす能力の種内変異パターンがコムギ・エギロプス属の進化に関して示唆しうること2022

    • Author(s)
      松岡由浩
    • Organizer
      第17回 ムギ類研究会
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  • [Presentation] コムギ多様性拡大のための新奇合成八倍性コムギの育成2022

    • Author(s)
      高 燕 、松岡 由浩、辻本 壽 、岸井 正浩、佐久間 俊、石井 孝佳
    • Organizer
      第14回中国地域育種談話会
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  • [Presentation] パンコムギと野生種タルホコムギ交雑由来の新奇8倍性合成コムギの創生2022

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      高 燕 、松岡 由浩、辻本 壽 、岸井 正浩、佐久間 俊、石井 孝佳
    • Organizer
      第142回日本育種学会
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  • [Presentation] 二粒系コムギとタルホコムギの間に見られる雑種不全の原因遺伝子単離に向けて2021

    • Author(s)
      松岡宏樹、吉村信一、森崎良太、宅見薫雄、豊田敦、田中裕之、伊藤武彦、Axel Himmelbach、Nils Stein、佐久間俊、松岡由浩、吉田健太郎
    • Organizer
      第16回ムギ類研究会
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  • [Presentation] コムギ倍数性進化における雑種ゲノム倍加の重要性2020

    • Author(s)
      松岡由浩、森直樹
    • Organizer
      日本進化学会第22回オンライン大会
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  • [Presentation] 新しいタルホコムギの見方2020

    • Author(s)
      松岡由浩
    • Organizer
      第15回ムギ類研究会
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  • [Presentation] コムギ倍数性進化における雑種ゲノム倍加の重要性:交雑実験 とQTL解析の結果から2020

    • Author(s)
      松岡由浩、森直樹
    • Organizer
      第15回ムギ類研究会
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  • [Presentation] タルホコムギとの交雑親和性およびタルホコムギとのF1雑種の自殖着粒率からみた二粒系コムギのナチュラルバリエーション2019

    • Author(s)
      松岡由浩、森直樹
    • Organizer
      ムギ類研究会
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Published: 2019-10-10   Modified: 2024-12-25  

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