ガーナ国ボルタ川流域におけるイネのモレキュラーモニタリング

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H05257
• Research Institution: Japan International Research Center for Agricultural Sciences
• Principal Investigator: 圓山 恭之進 国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, 生物資源・利用領域, 主任研究員 (10425530)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻本 泰弘 国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, 生産環境・畜産領域, 主任研究員 (20588511) ; 櫻井 哲也 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 准教授 (90415167)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: ゲノム / プロモーター / アフリカ / イネ / S欠耐性品種

Outline of Annual Research Achievements

サブサハラアフリカ（調査対象国：ガーナを含む）でコメの需要が急速に増加していが、世界規模の「気象の極端化」等による農業被害によって食料供給の不安定化が進んでいる。このような状況を踏まえ、CARDは2008年から2018年までの10年間でサブサハラアフリカにおけるコメ生産量を2倍にすることを目標とした。これまで、コメの増産に向けた研究は、CARDパートナーのアフリカ稲センター（AfricaRice）、国際稲研究所（IRRI）、国際農林水産業研究センター（JIRCAS）が中心的に行ってきた。具体的には、1.　水稲・陸稲遺伝資源の評価および改良、2.　アジア型水田基盤整備および水稲栽培モデルを開発、3.　河川流域の稲作に効果的な生産技術開発である。これまでにネリカ米の普及等で成果を上げている。しかし、アフリカのイネ生産圃場を対象に、飛躍的に進歩しているゲノム解析技術を活用した遺伝子調査研究は行われてこなかった。
2016年度に選抜したS欠耐性品種で特異的に発現する遺伝子を単離して、コントロール品種（IR64及び日本晴）とCDSの塩基配列を比較した結果、差異はないことがわかった。この解析によって、S欠耐性品種で特異的に発現する遺伝子は、遺伝子発現を制御するプロモーター領域の変異が重要であることが示唆されていた。2018年度の研究においては、次世代シークエンス解析を行い、S欠耐性品種で特異的に発現する遺伝子の周辺配列を解析した結果、プロモーター領域と3‘UTRに変異があることが明らかになった。この結果から、この遺伝子の特異的な遺伝子発現はプロモーターの変異による転写調節または、3‘UTRによる転写後調節によって制御されていることが示唆された。また、変異部位が明らかになったため、DNAマーカーとして活用できることが示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

2018年度は、ガーナ国北部の氾濫低湿地の土壌（硫黄欠乏土壌）を用いて、イネ遺伝資源の栽培試験と網羅的な遺伝子発現解析によって単離された硫黄欠乏土壌に耐性品種特異的に発現する遺伝子のプロモーター領域と3‘UTRの変異を次世代シークエンス解析で明らかにすることができた。この変異部位はDNAマーカーとして育種に活用できることが期待できる。さらに、本年度は、同定された遺伝子を過剰発現した形質転換植物体の作出を行い、数系統の過剰発現体を得た。

Strategy for Future Research Activity

2019年度は過剰発現した形質転換植物体の評価を行い、2018年度に同定した変異部位が有用なDNAマーカーとしてかつようできるか検討する。さらに、硫黄欠乏土壌で発現する遺伝子を制御するシス因子及びトランス因子を網羅的に解析して、硫黄欠乏土壌の遺伝子発現経路の全体像を把握する。