2019 Fiscal Year Research-status Report
野生コムギ集団に眠る未知の多様性の発掘と評価：栽培化過程解明と育種利用基盤構築
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18KK0173
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
森 直樹 神戸大学, 農学研究科, 教授 (60230075)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹中 祥太朗 龍谷大学, 農学部, 講師 (20757736)
丹野 研一 龍谷大学, 文学部, 准教授 (10419864)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 野生コムギ / 遺伝資源 / 遺伝的多様性 / 自然集団 / 疑似自然集団 / 栽培化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コムギは、約1万年前にレヴァント北部で栽培化された。祖先野生種はその自生地の多様な環境に適応・進化しており、集団内・集団間で非常に高い多様性をもつことがわかってきた。しかし、栽培化起源地であるトルコ南部の野生コムギ集団は人為的環境破壊によって消失の危機にある。本研究では、集団内に眠っている多様性の持続的・発展的な利用基盤を確立するため、自然集団から任意抽出して作出した「疑似自然集団群」を整備することを目的としている。また、これらの野生コムギ集団内の遺伝的多様性を適応的形質と中立的DNA変異の両面から調査し、変異の種類とその集団内頻度を解明する。そして、コムギ栽培化の初期にどのような遺伝的構成をもつ自然集団が人為選抜の対象となったのかを探る。
本研究では期間全体を通じて以下の目標を置いて計画を進めている。1）自然集団内の変異を反映した疑似自然集団群の作出、2）適応形質と中立的DNA変異の両面からみた集団内および集団間の遺伝的構成の解明、3）栽培化に寄与した祖先集団の特定、4）栽培化に寄与した集団の遺伝的特徴の解明。 上記の研究計画の１）から推進するため、2018年の10月に野生4倍性コムギ(野生二粒系コムギおよび野生チモフェービ系コムギの両種を含む)について疑似自然集団群の作出を開始した。これまでの現地調査で採集し、チュクロワ大学で保存している野生コムギのサンプルから、トルコ南部におけるこれらの分布域のほぼ全域をカバーする5つの自然集団を選び、それぞれの集団から23-64個体（221個体）を任意抽出して播種し、栽培を試みたが収穫に至らなかった。そこで、昨年(2019年）の10月に新たに2集団を加えて７つの集団288個体を播種した。2020年の初夏にこれらの自殖種子を得るとともに、すべての系統からDNAを抽出することを目指している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では、消失の危機にある栽培化起源地の野生コムギ集団を持続的・発展的に利用するため、野生2倍性コムギと野生4倍性コムギについて自然集団の多様性を反映させた擬似自然集団の育成とその利用・解析に取り組んでいる。
これまでに自然集団で採集し共同研究先であるチュクロワ大学に保存中の採集サンプルから、現地の地理的条件なども考慮し11の野生2倍性コムギ集団と18の野生4倍性コムギの集団を選定した。当初の計画通り、まず野生4倍性コムギの疑似自然集団群を作成することとした。平成30年(2018年)の10月に、上記の集団のうち野生4倍性コムギの5集団（221個体）を選び、それぞれ23～64の小穂を任意抽出し、小穂ごとに1粒の穎果を選んで識別番号をつけた。ろ紙を敷いたシャーレにこれらを播種し、発芽した頴果をプラスチックポットに仮植えした。共同研究者であるチュクロワ大学のオズカン教授に依頼し、これらの植物を平成30年12月にチュクロワ大学構内の実験圃場に定植した。これらの系統を平成31年4月から5月にかけて現地で自家受粉させ、6月にその種子を収穫する予定であったが、現地の状況が悪く収穫に至らなかった。そのため、昨年(2019年)9月(森、大田、竹中)と11月（森、大田）の2回にわたってトルコへ渡航し、上記の5集団に新たに2集団を加えて計７集団から288個体を任意抽出して11月に再度播種した。
現在、チュクロワ大学にて栽培中であり、自殖種子やDNA抽出用の葉の組織を採集する予定である。しかしながら、今年に入ってからの新型コロナウイルスの世界的感染拡大によりトルコでも大きな被害が出ており、予定通りに収穫まで完了できるかできるかどうか懸念される。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、これまでのジーンバンクでは実現できなかった自然集団内の遺伝的多様性を反映したコムギ遺伝資源の永続的利用基盤の構築を1つの大きな柱としている。これまでにトルコ国内で実施したフィールド調査では、それぞれの調査集団ごとに多くの個体を無作為に採集してきた。本研究では、これらのサンプルから集団ごとに複数の個体をランダムに抽出しそれらを単粒系統法にて自殖することにより純系統化し、自然集団の遺伝的変異を反映しつつ永続的な維持・利用が可能な「疑似自然集団群」を作成する。
そのため、今年度は昨年の11月にチュクロワ大学にて播種し、現在現地で育成中の植物について、以下の3点を進める計画である。1）開花前に硫酸紙の交配用袋をかけて自殖させる。2）DNAレベルにおける多様性を調査するため育成中の個体ごとに生葉を0.5グラムずつ採取し凍結保存する。3）登熟後にこれらを個体ごとに収穫し穂の形態的特徴や穂ごとの穎果数や重量などを記録して冷蔵保存する。
しかし、今年に入ってからの新型コロナウイルスの感染拡大がトルコでも続いており、現在トルコへの渡航も難しい状況にある。今後は、新型コロナウイルスの動向を注視しながら、計画の延期も含めて計画の再調整が必要であると思われる。
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| Causes of Carryover |
本研究の研究代表者(森）がトルコに渡航する際、研究協力者として大学院学生を同行させる予定であったが、現地の治安状況が悪化していることなどを考慮して同行させなかったため。本年度に新型コロナウイルスの状況を考慮しつつ、旅費およびサンプルの解析に使用する予定である。
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[Journal Article] Variations in radioactive cesium accumulation in wheat germplasm from fields affected by the 2011 Fukushima nuclear power plant accident.2020
Author(s)
Kubo, K., H. Kobayashi, M. Nitta, S. Takenaka, S. Nasuda, S. Fujimura, K. Takagi, O. Nagata,T. Ota, T. Shinano
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Journal Title
Scientific reports
Volume: 10
Pages: 3744 - 3744
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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