| Project/Area Number |
24K08852
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture |
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Principal Investigator |
西尾 善太 東京農業大学, 農学部, 教授 (80446476)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 史典 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 作物研究部門, グループ長補佐 (80584086)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2026: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | コムギ / 巨大胚 / 遺伝資源 / ゲノム相同性 |
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| Outline of Research at the Start |
大きい胚芽サイズを示す国内外のコムギの系統および突然変異体を栽培試験によって増殖し、その胚芽サイズを測定する。一塩基多型情報やTILLING法、さらに現在開発中の近赤外線分析によるビタミンE含量測定法を利用して、胚芽サイズに関する有用なDNAマーカーを開発する。農研機構作物研究部門において作出された、イネの巨大胚の原因遺伝子であるOsGEと高い相同性を示す３つのコムギのTaGE候補遺伝子をすべて変異させたゲノム編集コムギ系統について、胚芽サイズや栄養成分を評価する。巨大胚と認められた材料について、ビタミンEやGABA含量を測定し、その栄養成分を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、日本のコムギコアコレクション（JWC）を対象に、種子の胚サイズに関連する1Bおよび3B染色体上のDNAマーカーの多型と胚形質との関係について、過去5年間の収穫サンプルを用いて解析を行った。
その結果、1B染色体上のマーカーについては、胚面積、胚面積比、および粒長において5年間一貫して有意な増加が認められた。3B染色体上のマーカーについては、胚面積に関して5年間を通じて有意な増加が認められ、千粒重および胚重にも一貫して増加傾向が見られた。
また、海外のコムギ遺伝資源についても、同様の方法により3年間にわたる解析を実施した。その結果、1Bマーカーでは胚面積および千粒重において有意な増加が確認され、3Bマーカーでは胚面積の有意な増加が認められた。これらの結果より、海外品種においてもJWCと同様に1Bマーカーが種子および胚サイズの両方の増加に寄与する可能性があることが示された。
加えて、コムギ品種「きたほなみ」の巨大胚突然変異体「E15-0198」について、過去3年間の収穫物を解析した結果、胚面積は3年間すべてで有意に増加し、親品種に比べて約30%高い総ビタミンE含量（平均値：0.92mg/100g → 1.19mg/100g）を示した。一方で、千粒重は3年間すべてで有意な減少が認められた。
さらに、コムギが有する2A、2B、2D染色体上の巨大胚原因と推定される遺伝子（TaGE）に対してゲノム編集を行った2系統の栽培および種子形質の観察を実施した。その結果、ゲノム編集系統はいずれも親品種「Fielder」と比較してやや大きな胚サイズを示し、とくに「No.18-5」系統においては明確に胚サイズの増加が確認された。
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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
本研究課題では、コムギおよび近縁イネ科作物におけるゲノム相同性の知見を活用し、巨大胚コムギの創出を目指している。1年目においては、国内外のコムギ遺伝資源を対象に、胚形質と1B・3B染色体上のDNAマーカーとの関連解析を計画通り実施し、複数年にわたり有意な関連性を確認することに成功した。さらに、既存の巨大胚突然変異体の特性評価およびTaGE遺伝子を標的としたゲノム編集系統の栽培・観察も順調に進行しており、実験系の確立および有望形質の同定に向けた基盤が構築された。これらの成果は、今後のゲノム相同性情報に基づく新規巨大胚育種素材の開発に向けた重要なステップとなっており、計画に沿って着実に進展していることから、本研究は概ね順調に進行していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では、DNAマーカーの効果の汎用性と安定性をより高精度に検証するため、対象とする国内外のコムギ遺伝資源をさらに拡充し、多様な遺伝的背景における胚形質との関連解析を進める。また、「きたほなみ」以外の日本の主要コムギ品種を対象に、巨大胚に関与する突然変異体のスクリーニングを実施し、新たな育種素材の探索を図る。加えて、TaGE遺伝子を標的としたゲノム編集により得られた巨大胚候補個体については、温室・圃場環境下での世代促進および選抜を継続し、形質の安定性と有用性を評価する。これらの取り組みにより、ゲノム相同性を活用した巨大胚コムギ創出の実現に向けた研究の進展を加速させる予定である。
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