Development of wheat lines that produce apomictic embryos

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02935
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
• Research Institution: Kobe University (2020-2023); Fukui Prefectural University (2019)
• Principal Investigator: Matsuoka Yoshihiro 神戸大学, 農学研究科, 教授 (80264688)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 萌子 新潟大学, 農学部, 助教 (20913289) ; FAWCETT JEFFREY 国立研究開発法人理化学研究所, 数理創造プログラム, 上級研究員 (50727394) ; 宅野 将平 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 助教 (20547294)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ヘテロシス固定 / 2n配偶子 / 単為生殖

Outline of Final Research Achievements

The objectives of this study were to cross wheat lines to produce wheat that acquires the apomixis trait and forms cloned embryos, and to identify the genes involved in this phenomenon. The main findings are as follows: (1) By crossing wheat lines, we produced wheat that has both parthenogenetic genes and unreduced gamete formation QTLs. (2) Through QTL analysis, we detected gene loci related to unreduced gamete formation. (3) Using parthenogenetic wheat lines, we succeeded in observing the morphology of mature embryo sacs before the onset of parthenogenesis. (4) Through comparative RNA-seq analysis, we found that 109 genes fluctuated specifically in parthenogenetic wheat lines before and after flowering.

Free Research Field

植物遺伝学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

食糧生産を巡る状況が厳しさを増す今日、気候変動や人口増加に対応できる生産性の高い作物品種が求められている。ヘテロシスを発現するF1品種は、高い生産性をもつ。アポミクシスは、クローン種子を形成することにより、F1雑種のヘテロシスを固定する。コムギでは、アポミクシスする系統は知られていないが、アポミクスシスの主要構成要素である「非還元配偶子形成」と「単為生殖」を個別に発現する系統は存在する。本研究の成果は、コムギ自身がもつアポミクシス形質を交配で組み合わせることでクローン胚形成を誘導できる可能性を示唆するものとして、学術的・社会的意義を有する。