2019 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of dominant genic male-sterile rice for realizing a recurrent selection based on the genome shuffling
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17H03744
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
鳥山 欽哉 東北大学, 農学研究科, 教授 (20183882)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 育種学 / 遺伝学 / 遺伝子 / ゲノム / 植物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヘテロ接合体で優性に働く核コードの雄性不稔性は、自殖性植物のイネを効率的に他殖させ、循環選抜育種を行う際に有用であり、遺伝子の単離が求められている。 我々は、フィリピンのイネ品種Lebedに台中65号 (T65) を連続戻し交雑して得られた雄性不稔系統が、 優性に働く核コードの雄性不稔性によるものであると考え、本研究では、雄性不稔遺伝子のクローニング、原品種Lebedが持つと予測される雄性不稔抑制遺伝子のクローニング、さらに、循環選抜育種の実証試験を行うことを目的とした。雄性不稔遺伝子のマプベースクローニングを進め、平成30年度には候補領域を 120 kb(日本晴相当)に絞り込むことができたが、途中にギャップが存在したため、Lebedの塩基配列のギャップに日本晴ゲノムにはない未知の遺伝子が存在する可能性も考えられた。令和元年度にはPacBioによるシークエンス結果より、候補領域の前塩基配列を決定した。さらに、減数分裂期の葯を含む穎花における発現発現解析の結果より、候補遺伝子を３個に絞り込むことができた。これらのcDNAの塩基配列を決定した。原品種Lebedが持つと予測される雄性不稔抑制遺伝子は第６染色体に座乗することを、Kasalathの染色体断片置置換系統を用いて確認した。循環選抜育種の実証試験として「Lebed由来の優性の雄性不稔系統」にイネ品種「ひとめぼれ」「熱研2号」を交雑したF1（候補遺伝子ヘテロ）でも雄性不稔性を示すことを明らかにした。一方、インディカ品種「Kasalath」「Nepal 8」を交雑した場合は稔性が回復した。これより、「Lebed由来の優性の雄性不稔系統」はジャポニカ品種の循環選抜には利用できるが、インディカ品種には利用できないという問題点が明らかとなった。この問題点を解決するために、CW型細胞質雄性不稔系統が有効に利用できることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
令和元年度は、雄性不稔遺伝子(Sterility: S)の解析として、候補遺伝子の絞り込みを目標としたが、候補遺伝子を３個に絞り込み、相補性試験用の形質転換ベクターの構築にも着手したので、当初の計画以上に進展していると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 雄性不稔遺伝子(Sterility: S)の解析：３個の候補遺伝子について、相補性試験を行い、S遺伝子を決定する。具体的にはLebed由来のS遺伝子候補を含むゲノム断片をクローニングして、アグロバクテリウム法によりそれぞれをジャポニカ品種（台中65号、または、日本晴）に導入し、どの候補遺伝子を導入した場合に雄性不稔性が付与されるかを調査する。雄性不稔性が見られた場合、S遺伝子と同定できる。同定したS遺伝子の発現解析や機能解析により、雄性不稔性のメカニズムを考察する。
2. 雄性不稔抑制遺伝子(Epistasis: E)の解析：雄性不稔遺伝子をヘテロに持つBC2F1集団 (BC1F1可稔個体×T65) を用いた雄性不稔抑制遺伝子のラフマッピングの結果、6番染色体のKNJ8-indel 445付近に雄性不稔抑制遺伝子が存在することを明らかにしている。Lebed × T65 F2をさらに展開し、E遺伝子のファインマッピングを行う。昨年度、インディカのモデル品種であるKasalathもE遺伝子を持つことを明らかにしたので、Kasalathの染色体断片置置換系統を用いたE遺伝子のファインマッピングも進め、E遺伝子を明らかにする。
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