環境ストレスによる染色体組み換え制御の解明とその育種的利用

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K05583
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 石川 吾郎 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 次世代作物開発研究センター, 上級研究員 (30355234)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤田 雅也 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 次世代作物開発研究センター, ユニット長 (30414634) ; 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, 次世代作物開発研究センター, 主任研究員 (80584086)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: コムギ / 製粉性 / 量的形質遺伝子座 / 組み換え頻度 / 高温ストレス

Outline of Annual Research Achievements

コムギの製粉性に関わる量的形質遺伝子座（QTL）として3Bおよび7A 染色体上の要因が見出されている。これらを対象として、候補領域の絞込みのための組み換え個体の選抜および高温ストレスによる組み換え頻度の変化を調査した。供試材料は、「しゅんよう/きたほなみ」の交雑当代（F1）に由来する倍加半数体系統のうち、対象QTLが高製粉性である「きたほなみ」型を有し、他のQTLは「しゅんよう」型である系統をそれぞれ2系統選び、これらの系統に「しゅんよう」を戻し交雑し、QTL近傍をヘテロ型で維持しながら自殖を進めた世代（BC1F4）を圃場に系統播種して得られた4つの交配組み合わせの種子（BC1F5）を組み合わせ当り188粒用いた。QTL近傍のDNAマーカーによる選抜の結果、ホモ型組み換え個体は、交配組合せ当り1～14個体の合計34個体得られた。これらを系統として圃場栽培して得られた収穫物について、製粉性を評価したところ系統間で有意な差異が認められた。また、ヘテロ型組み換え個体に由来する種子について、再度上記マーカーによってホモ型組み換え個体を選抜した。これまでに3Bで20、7Aで52のホモ型組み換え系統が得られ、2018年11月に畝長1.5mで15粒の試験区で播種した。また、栽培時の高温ストレスによるQTL領域の組み換え頻度向上効果を調査するため、上記の選抜過程で得られたQTL領域のヘテロ型個体について、3つの試験区（自然環境、20℃、30℃）で各試験区6個体栽培し、自殖種子を得た。これら種子を用いて上記と同じDNAマーカーで組み換え頻度を調査したところ、供試した4つの交配組み合わせのうち、１つの組み合わせの30℃栽培で組み換えの頻度の向上効果が示唆されたが、他の組み合わせでは不明瞭であった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

対象とする2つの量的形質遺伝子座の近傍に組み換えを持つ個体を多数得ることができた。また、この選抜過程で得られたヘテロ個体を高温ストレス条件下で栽培し、組み換え頻度に与える影響について調査することができた。得られた組み換え個体は圃場試験に供試中であること、昨年度の選抜で得られたヘテロ個体を再度高温ストレス条件下で栽培し、既に種子が得られていることから、本課題は予定通り順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

現在圃場試験に供試しているホモ型組み換え系統の農業特性を調査するとともに、これらの収穫物の製粉性を評価する。また、対象QTL近傍のマーカーを追加することで、組み換え領域を詳細に決定し、製粉性との関係を調査する。昨年度ストレス処理下で栽培して得られた種子について、QTL近傍の複数のマーカーの遺伝子型を調査することで、高温と組み換え頻度との関係を明らかにする。

Causes of Carryover

遺伝子型の調査方法を効率化することによって、ゲル泳動に掛かる経費を節約することができた。次年度は繰り越し分でマーカーを追加する予定である。