アブラナ科野菜の近交弱勢の遺伝様式の解明

• Project/Area Number: 22K18347
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 藤本 龍 神戸大学, 農学研究科, 准教授 (60620375)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2027: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2026: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2025: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2024: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 近交弱勢 / アブラナ科 / エピジェネティクス / DNAメチル化

Outline of Research at the Start

植物、特に他殖性植物では自殖を繰り返すと、個体の繁殖力と生存率が低下する近交弱勢が生じる。近交弱勢は、長年育成してきた系統の喪失を引き起こし、育種現場で問題となっているが、近交弱勢は、その遺伝様式すら明らかとなっていない。そこで、本研究では、他殖性植物のハクサイを用いて近交弱勢を示す個体を単離し、近交弱勢の遺伝様式を解明することを目的とする。本研究では、F5世代以降6年間自殖を進め、各年、収量形質や生殖形質の表現型を調べ、近交弱勢を示す個体を単離し、近交弱勢の遺伝様式を明らかにする。また、遺伝的解析やエピゲノム解析により、近交弱勢の原因遺伝子を同定する。

Outline of Annual Research Achievements

植物、特に他殖性植物では自殖を繰り返すと、個体の繁殖力と生存率が低下する近交弱勢が生じる。近交弱勢は、長年育成してきた系統の喪失を引き起こし、育種現場で問題となっているが、近交弱勢についての知見は少なく、その遺伝様式すら明らかとなっていない。そこで、本研究では、他殖性植物のハクサイを用いて近交弱勢を示す個体を単離し、近交弱勢の遺伝様式を解明することを目的とする。
ハクサイ市販品種W77のF2集団を用いたQTL解析から収量に関わるQTLsを同定しており、多くのQTLは優性/顕性を示した。5つのQTLについて、全て顕性の遺伝子座をホモ接合型に固定した系統と全て劣性/潜性の遺伝子座をホモ接合型に固定した系統を作出した。前年度の個体を自殖した系統について、圃場で栽培し、結球重、球高、球径を調べた。顕性の遺伝子座をホモ接合型に固定した系統の方が、潜性の遺伝子座をホモ接合型に固定した系統に比べて結球重が高い値を示したが、1系統は顕性の遺伝子座をホモ接合型に固定しているにも関わらず生育が悪かった。これについては、同じ系統を用いて再現実験を行う。そして、圃場で栽培した個体の中から、次世代を得るための個体を選抜し、採種を実施した。その際、潜性の遺伝子座をホモ接合型に固定した系統の花粉稔性が低下する傾向が見られたことから、これについても次年度に再現実験を行う。
前年度用いた顕性の遺伝子座をホモ接合型に固定した系統と潜性の遺伝子座をホモ接合型に固定した系統を自殖して1世代進めた系統について、圃場に移植後40日の葉から抽出したDNAを用いて、全ゲノムDNAメチル化解析のためのシークエンスの取得まで行った。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の計画通り、顕性の遺伝子座をホモ接合型に固定した系統と潜性の遺伝子座をホモ接合型に固定した系統の形質評価、遺伝子型判定、全ゲノムメチル化解析を実施できたことから、おおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

顕性の遺伝子座をホモ接合型に固定した系統と潜性の遺伝子座をホモ接合型に固定した系統の自殖後代について、前年度同様、形質評価を実施し、2022年度と2023年度のサンプルを用いた全ゲノムDNAメチル化解析を実施する。また、2023年度の形質調査で生育が悪かった系統、花粉稔性が低下した系統についての再現実験を行う。

Research Products

• [Int'l Joint Research] CSIRO(オーストラリア)
• [Int'l Joint Research] CSIRO(オーストラリア)