抵抗性関連候補遺伝子マーカー群を用いた国内抵抗性クロマツ集団の遺伝子多様性の解明
| Project/Area Number |
23K23662
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| Project/Area Number (Other) |
22H02397 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 40010:Forest science-related
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| Research Institution | Forest Research and Management Organization |
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Principal Investigator |
岩泉 正和 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所 林木育種センター, 主任研究員 等 (50391701)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平尾 知士 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所 林木育種センター, 主任研究員 等 (90457763)
高島 有哉 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所 林木育種センター, 主任研究員 等 (40738077)
井城 泰一 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所 林木育種センター, 主任研究員 等 (40370845)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
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| Keywords | クロマツ / マツノザイセンチュウ抵抗性育種 / 遺伝子多様性 / 抵抗性関連候補遺伝子群 / 一塩基多型（SNP） / 次世代シーケンス / 次世代育種 / マツノザイセンチュウ抵抗性 / 遺伝的多様性 / 抵抗性候補関連遺伝子群 / Amplicon-Sequence |
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| Outline of Research at the Start |
マツノザイセンチュウ抵抗性を高める上では、抵抗性マツ集団に存在する多様な抵抗性関連遺伝子群の次世代育種における維持・集積が重要である。そのため、従来の集団遺伝学的な多様性評価を目的とした中立的遺伝マーカー（核SSR）を用いた解析ではなく、抵抗性と関連する遺伝子座における多様性評価が必要となる。本課題では抵抗性クロマツを対象に、近年整備された抵抗性関連候補SNPマーカーを用いて遺伝子型を特定し、抵抗性関連候補SNP群における地域的な遺伝子組成の特徴を明らかにするとともに、核SSRとの遺伝構造の違い等を把握する。得られた結果から今後の育種戦略の構築とマツ林再生に資する「遺伝子多様性」の知見を得る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
抵抗性集団と非抵抗性集団における、従来の中立遺伝マーカーによる遺伝的多様性を把握するため、東北～九州の各育種基本区において未タイピングの抵抗性・精英樹クロマツ・アカマツについて、核SSRマーカー（それぞれ7マーカー・8マーカー）に基づきジェノタイピングを行い、同一クローン等の整理を行った。過去の研究で評価されたクロマツ・アカマツ野外集団のDNA遺伝子型を整理するとともに、抵抗性・精英樹集団と比較できるように遺伝子型データを統合した。令和５年度末までにおおむね、クロマツ・アカマツの両樹種において全国の抵抗性・精英樹・野外集団という国内のマツ遺伝資源を網羅したSSR遺伝子型データセットを構築した。
クロマツについて、次世代シーケンスに供するため、レファレンス系統を確定した抵抗性・精英樹集団と既に過去の研究でサンプルを保存していた野外集団を対象として、DNAサンプルの抽出と精製を行った。抵抗性・精英樹および野外集団の計1,200サンプルについて、ランダムプライマーを用いた次世代シーケンス（Amplicon-sequence）手法のひとつであるGRAS-Diを用いてゲノムワイドDNA分析を行い、令和５年度末までにゲノムワイドSNP遺伝子型を取得した。
また、利用上の繁殖形質の地理的・遺伝的変異に関連する遺伝子座群を検出するため、令和4年度に引き続き、全国の育種場で保存されている抵抗性・精英樹クロマツのうち約100系統から球果を採取して、球果サイズや鱗片形態、種子サイズ等の球果形質データを得た。令和4年度データについて予備的に解析したところ、精英樹集団については東北日本ほど球果サイズが大きい等の地理的傾向が認められた。
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| Current Status of Research Progress |
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、国内のマツ遺伝資源を包括するクロマツ・アカマツの抵抗性集団と非抵抗性集団（精英樹・野外集団）について、中立遺伝マーカーによる遺伝的多様性評価のためのデータセットをほぼ整備できた。また、クロマツ抵抗性関連候補遺伝子座を含むゲノムワイドSNPのジェノタイピングを実施できた。あわせて、クロマツの抵抗性以外の形質評価についても進めた結果、地理的な傾向も見い出され、関連遺伝子群の解明等の更なる研究シーズも期待された。以上の進捗状況から、おおむね計画どおりに研究を進めていると考えた。
成果の創出については、本研究の基盤知識となる抵抗性マツ種苗の性能評価に関する大規模データを解析し、得られた知見を和文誌に論文公表した。さらに、基盤の遺伝資源である野外集団の遺伝子保存とジーンバンク戦略に関する知見について、英文誌へ論文公表することができた。このことから、令和5年度は当初計画以上の公表成果を挙げることができた。
またこれまでの取り組みにより、将来的な行政ニーズ、成果の社会還元、将来的な外部機関との連携可能性等にもつながると考えた。
以上の個々の自己評価に基づき、総合評価は「(2)おおむね順調に進展している」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和6年度も引き続き、以下の項目について課題推進する。
（１）核SSRマーカーに基づく抵抗性・精英樹・野外集団の遺伝的多様性評価
令和5年度までに引き続き、これまで得られてきた全国の抵抗性クロマツ・アカマツ、精英樹クロマツ・アカマツ、野外集団クロマツ・アカマツについて、遺伝的多様性および遺伝構造の評価を進め、野外集団と抵抗性・精英樹集団での傾向の違い等について評価する。
（２）次世代シーケンスによるSNPジェノタイピング
クロマツについて、令和5年度に得られたゲノムワイドSNP遺伝子型データについて解析し、マーカー間での地理的遺伝構造の違いや、抵抗性集団に特異的な（または保有頻度の高い）遺伝変異等について明らかにし、抵抗性形質に関わる「遺伝子の多様性」について評価する。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
