2021 Fiscal Year Annual Research Report

孤児作物在来品種の機能性向上を目指した高効率育種システムの確立

Research Project

Project/Area Number	19KK0151
Research Institution	University of Tsukuba
Principal Investigator	大澤良筑波大学, 生命環境系, 教授 (80211788)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	磯部祥子公益財団法人かずさDNA研究所, 先端研究開発部, 室長 (20343973) 吉岡洋輔筑波大学, 生命環境系, 准教授 (50462528) 白澤健太公益財団法人かずさDNA研究所, 先端研究開発部, 主任研究員 (60527026) 星川健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, 任期付研究員 (70634715)
Project Period (FY)	2019-10-07 – 2022-03-31
Keywords	アマランサス / 孤児作物 / QTL / GWAS / ゲノム編集
Outline of Annual Research Achievements	本課題では葉菜アマランサス（ヒユナ）をモデルとして、栄養・呈味成分に関連する主要な遺伝子領域を網羅的に同定するとともに、遺伝的背景を変えずに栄養・呈味成分のみを短期間で改良するための技術と知見を獲得することを目標としている。本年度の具体的な研究内容とその成果は次の通りである。筑波大学ではヒユナ茎葉に含まれる抗酸化成分の一つである赤色色素ベタレインに注目し、緑色系統と赤色系統の交雑後代（F2世代）を用いて茎葉色の量的形質遺伝子座（QTL）解析を行った結果、茎葉色に関わる2つの主働遺伝子座を同定した。国際農林水産業研究センターは遺伝資源の評価と有望系統の探索、および逆遺伝学的手法による効率的育種法開発に関わる研究を世界野菜センターで実施した。遺伝資源の評価では、ヒユナ遺伝資源456系統の生態的・形態的形質を、フィールドフェノミクス装置を用いて網羅的に計測し、特徴的な系統を選抜した。また、コアコレクション95系統の呈味成分や栄養・機能性成分を網羅的に測定し、糖度、カルシウム、鉄等の高含有系統と、シュウ酸低含有系統を選抜した。さらに、ゲノム編集技術の適用に必須となるヒユナの組織培養系の確立を試み、効率的なカルス誘導法を確立した。かずさDNA研究所ではQTL解析の材料となる分離集団（F2世代）についてddRAD-Seq解析によるジェノタイピングを行い、SNPデータを取得した。これらのSNPデータに基づく連鎖解析の結果、1,126個のSNPsが座乗し、ヒユナの全染色体をカバーする17個の連鎖群からなる高密度遺伝地図を構築した。この遺伝地図上にヒユナの全ゲノムデータ（未公開）を整列化し連結することで、ヒユナの染色体規模のゲノム配列を完成させた。また、同属のAmaranthus hypochondriacusとのゲノム比較から、アマランサス属のゲノム構造変異を明らかにした。