キャッサバの枝分かれを制御する育種技術の開発

Research Project

Project/Area Number	22K05589
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
Research Institution	Japan International Research Center for Agricultural Sciences
Principal Investigator	徳永浩樹国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, 熱帯・島嶼研究拠点, 任期付研究員 (30768479)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords	キャッサバ / 熱帯作物 / 花成 / 分枝 / 育種
Outline of Research at the Start	熱帯・亜熱帯作物のキャッサバは不良環境でも生育可能であり、その塊根は澱粉資源として広く利用されている。キャッサバの分枝性は育種上重要形質の一つであり、生産性や栽培作業の効率性、種茎の品質に直結する要素である。しかし、優良な分枝形質をもつ系統は稀にしか開花しない性質を併せ持つ為、交配育種素材として扱いが難しい。本研究ではキャッサバの分枝を制御する育種技術の確立を目指す。1. FT 遺伝子等の花成関連遺伝子の改変および機能解析、 2. キャッサバの分枝性に関わる成長相の転換に関与する遺伝子探索し、遺伝子情報を整理してゲノム編集やマーカー育種による育種戦略を立てる。
Outline of Annual Research Achievements	熱帯・亜熱帯作物のキャッサバの分枝性は育種上重要形質の一つであり、生産性や栽培作業の効率性、種茎の品質に直結する要素である。しかし、優良な分枝形質をもつ系統は稀にしか開花しない性質を併せ持つ為、交配育種素材として扱いが難しい。本研究ではキャッサバの分枝を制御する育種技術の確立を目指す。研究内容1) FT遺伝子の花成関連遺伝子の改変および機能解析。これまでの研究からFT遺伝子のキャッサバオーソログであるMeFT1/2遺伝子が花成や分枝の制御に重要であることが分かってきた。そこで現在、ゲノム編集技術でMeFT1/2の機能欠損体を作出して、MeFT1/2を機能欠損させると花器官や分枝が本来誘導される栽培条件下においても誘導されないことを検証している。2022年度は、既に作出したモデルキャッサバであるTMS60444系統のMeFT1/2二重機能欠損体のベトナム圃場で検証した。また、分枝が高頻度に発生するC43系統を用いた解析のために、C43系統の形質転換体の作出に取り組んだ。研究内容2) キャッサバの分枝性と成長相との関係を調べるため、成長相に関与する遺伝子の情報整備やメカニズムの理解を進める。2022年度はキャッサバTMS60444系統を温室で栽培して、発芽後1, 3, 5ヶ月に葉のサンプリングを行った。MeFT1/2遺伝子やmiR156とmiR172 の定量解析を行い、予備的な結果を得た。一方でMeFT1は定量限界以下およびmiR156は有意に発現変化しなかった。また、ベトナム農業遺伝学研究所がもつ遺伝資源の中から分枝性の特徴を指標にキャッサバ20系統を選抜して、2023年度のベトナムの圃場での調査の準備を進めた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 年度途中に研究代表者が所属機関を異動したことに伴い、共同研究契約書の変更や材料移転、実験環境のセットアップに時間を要した。研究材料に関してはsMTAを締結に時間がかかり、研究材料のキャッサバ系統の受け取りが2023年4月になってしまった。また、ベトナムの研究機関と新規に共同研究契約を締結する必要があり、現在手続きを進めている（2023年6月締結予定)。
Strategy for Future Research Activity	研究代表者の所属機関の異動に伴い、下記のように変更する計画1. キャッサバ花成関連遺伝子の分枝形成における機能の解析。分枝の多い系統における FT遺伝子の機能欠損体の作製については、植物体がいまだに入手できておらず期間内に形質転換体の表現型解析を行うことは難しい。一方、1つの系統については既に機能欠損体を作出できた為、こちらを中心に解析に取り組む。計画2-1. キャッサバの成長相の転換を制御する仕組みと関与する遺伝子探索。上記同様に、入手できていない系統があり計画を変更し、後述する研究計画2-2, 2-3で選抜済み又はこれから作出する系統のFT遺伝子の発現を解析して、成長相と MeFT1/2 の発現誘導能の関係を検証する。計画2-2. キャッサバの成長相の転換におけるマイクロ RNA の役割の検証。当初キャッサバ5系統を解析する計画であったが、ベトナム農業遺伝学研究所と共同で20系統をベトナムの圃場で調査できることになった。昨年度、遺伝資源の中から分枝性の特徴を指標に20系統を選抜した。2023年度圃場調査及び葉のサンプリングを行い、RNAサンプルを国内に持ち込み、計画のとおりに解析する。計画2-3. キャッサバの成長相の転換に関わる新規 QTL の探索。ベトナムのフンロック農業研究センターがもつキャッサバ交配圃場を利用して雑種集団を作出する計画であったが、相手方方針でその圃場が取り潰し及び交配事業を中止することになった。一方、ベトナム農業遺伝学研究所が昨年度から交配育種を始めることになり、AGIが作出した又はこれから作出する交雑系統を共同研究することで対応する。交配親品種の入れ替えや交配後代の解析時期が遅れる等の変更が出てしまうが、キャッサバの成長相の転換に関わる新規 QTL や遺伝子の探索に向けた交雑集団を作出する。