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2011 Fiscal Year Annual Research Report

ゲノミックセレクションを活用した革新的作物育種システムの構築

Research Project

Project/Area Number 22380010
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

岩田 洋佳  東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 准教授 (00355489)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 江花 薫子  独立行政法人農業生物資源研究所, 遺伝資源センター, 主任研究員 (00370643)
林 武司  独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 中央農業総合研究センター, 上席研究員 (70370674)
Keywordsゲノミックセレクション / 作物育種 / 選抜方式 / 量的形質遺伝子座(QTL) / イネ / 一塩基多型(SNP) / 機械学習 / 育種シミュレーション
Research Abstract

ゲノムワイドマーカーをもとに未知の系統の遺伝的能力を予測して選抜を行うゲノミックセレクション(GS)を応用した高効率な作物育種システムの構築を目指して以下の研究を行った。
1.作物育種のためのゲノミックセレクションモデルの構築
出穂をモデルケースとし、日本イネ108品種の環境応答性(遺伝子型×環境交互作用)を生育モデルによりモデル化した。さらにゲノムワイドマーカーの遺伝子型と環境応答性の関連をモデル化した。同アプローチにより未知の系統の未知の環境における出穂を精度良く予測できることが分かった。
2.イネ品種コレクションのゲノムデータの拡充と、実データに基づくGS精度評価
イネ品種384品種(日本品種(含む、在来、育成)192点、外国品種インド型147点、日本型45点)について768SNPsのタイピングを行い、ゲノムデータを拡充した。また、コメの品質関連形質(胴割れ米率、形状、アミロース含量、食味など)について、(1)画像解析を用いた計測、(2)品種特性データベースからデータの取得、の2通りの方法でデータを収集し、そのデータとゲノムワイドマーカーデータをもとにGSのための予測モデルを構築した。クロスバリデーションの結果、食味などコメの品質関連形質を精度良く予測できることが分かった。
3.GSを活用した高効率作物育種システムの構築
集団選抜法による育種シミュレーションを行うシステムを構築し、様々な条件下でGS利用育種の効率評価を行った。結果、GSではMASに比較して多数のQTLの集積に向いていること、PSに比較して改良速度が高いことが明らかになった。シミュレーションをもとに、様々な要因(マーカー数、個体数、マーカーの種類、形質の遺伝率など)がGSの効率に及ぼす影響を明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

遺伝子型X環壌交互作用のモデル化、イネ品種コレクションのゲノムデータの拡充、実データに基づくGS精度評価については、当初の計画以上に進展している。育種シミュレーションについては、今年度は、イネを他殖させることをイメージして、他殖集団におけるシミュレーションを行った。したがって、自殖性であるイネへの応用をより強く意識したシミュレーションについては今後の課題である。

Strategy for Future Research Activity

現在までに得られている成果を基盤として、今後はさらに研究を発展させられる見込みがある。平成24年度は、これまでのデータから構築されたGS予測モデルについて実際の分離集団をもとにその精度を検証するなど、より発展した研究を展開する。また、遺伝子型×環境交互作用のモデル化についても、出穂以外の形質についても研究を発展させる。

  • Research Products

    (17 results)

All 2012 2011

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (15 results)

  • [Journal Article] Prospects for genomic selection in conifer breeding : a simulation study of Cryptomeria japonica2011

    • Author(s)
      Iwata H, Hayashi T, Tsumura Y
    • Journal Title

      Tree Genetics & Genomes

      Volume: 7 Pages: 747-758

    • DOI

      10.1007/s11295-011-0371-9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Accuracy of genomic selection prediction in barley breeding programs : a simulation study based on the real SNP data of barley breeding lines2011

    • Author(s)
      Iwata H, Jannink JL
    • Journal Title

      Crop Science

      Volume: 51 Pages: 1915-1927

    • DOI

      10.2135/cropsci2010.12.0732

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 日本イネ品種におけるコメ品質のゲノムワイドアソシエーション解析と予測2012

    • Author(s)
      杉村元、七夕高也、末廣美紀、畑中啓佑、坂本拓也、山崎将紀、江花薫子、岩田洋佳
    • Organizer
      日本育種学会第121回公演会
    • Place of Presentation
      宇都宮大学(栃木県)
    • Year and Date
      2012-03-30
  • [Presentation] 発育予測モデルおよびゲノムワイドデータに基づく日本水稲品種群の出穂日予測2012

    • Author(s)
      渡部真哉, 吉岡拓磨, 出田収, 江花薫子, 中川博視, 山崎将紀, 岩田洋佳
    • Organizer
      日本育種学会第121回公演会
    • Place of Presentation
      宇都宮大学(栃木県)
    • Year and Date
      2012-03-30
  • [Presentation] 他殖性植物におけるゲノミックセレクション:受粉後選抜が必要な形質の場合2012

    • Author(s)
      矢部志央理、大澤良、岩田洋佳
    • Organizer
      日本育種学会第121回公演会
    • Place of Presentation
      宇都宮大学(栃木県)
    • Year and Date
      2012-03-30
  • [Presentation] ゲノミックセレクションで植物育種を加速する2012

    • Author(s)
      岩田洋佳
    • Organizer
      第1回九州研戦略セミナー
    • Place of Presentation
      九州沖縄農業センター(熊本県)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-12
  • [Presentation] Omics研究のボトルネックPhenomics:見えるもの、見えないものをどう計るか?2012

    • Author(s)
      岩田洋佳
    • Organizer
      Phenomicsが拓く遺伝・育種研究
    • Place of Presentation
      かずさDNA研究所(千葉県)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-09
  • [Presentation] Rを用いた量的形質のゲノムワイドアソシエーション解析2012

    • Author(s)
      岩田洋佳
    • Organizer
      Rでつなぐ次世代オミックス情報統合解析研究会
    • Place of Presentation
      理研・横浜(神奈川県)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-02-22
  • [Presentation] 食料問題の解決へ~ゲノム情報で品種改良を加速化する2011

    • Author(s)
      岩田洋佳
    • Organizer
      第7回連携大学院セミナー京都
    • Place of Presentation
      京都府立大(京都府)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-12-13
  • [Presentation] 「ゲノム育種」再び。次世代シークセンサーは新しい育種の扉を開くのか?2011

    • Author(s)
      岩田洋佳
    • Organizer
      近畿作物・育種研究会公開シンポジウム明日のための農学研究
    • Place of Presentation
      神戸大(兵庫県)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-12-03
  • [Presentation] ゲノムワイドマーカー利用育種に向けて:ゲノムワイドアソシエーション研究とゲノミックセレクション2011

    • Author(s)
      岩田洋佳、江花薫子、宇賀優作、林武司
    • Organizer
      個体群生態学会第27回大会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県)
    • Year and Date
      2011-10-16
  • [Presentation] ゲノムワイドマーカー利用育種の現状2011

    • Author(s)
      岩田洋佳
    • Organizer
      野菜茶業研究所セミナー
    • Place of Presentation
      野菜茶業研究所(三重県)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-10-12
  • [Presentation] コメ粒形のゲノムワイドアソシエーション解析とゲノム情報に基づく予測2011

    • Author(s)
      岩田洋佳, 江花薫子、宇賀優作、林武司
    • Organizer
      日本育種学会第120回公演会
    • Place of Presentation
      福井県立大学(福井県)
    • Year and Date
      2011-09-24
  • [Presentation] 他殖性作物育種におけるゲノミックセレクションの実行可能性2011

    • Author(s)
      矢部志央理、大澤良、岩田洋佳
    • Organizer
      日本育種学会第120回公演会
    • Place of Presentation
      福井県立大学(福井県)
    • Year and Date
      2011-09-24
  • [Presentation] ゲノムワイドマーカー利用育種に向けて:ゲノムワイドアソシエーション研究とゲノミックセレクション2011

    • Author(s)
      岩田洋佳
    • Organizer
      日本遺伝学会第83回大会
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府)
    • Year and Date
      2011-09-20
  • [Presentation] Integration of Genomics and Morphometrics Approaches Toward Systematic Plant Shape Improvement2011

    • Author(s)
      Iwata H, Ebana K, Uga Y, Hayashi T
    • Organizer
      2nd ISBSA
    • Place of Presentation
      沖縄県男女共同参画センターてぃるる(沖縄県)
    • Year and Date
      2011-09-09
  • [Presentation] ゲノミックセレクション品種改良の加速化へのキーテクノロジー2011

    • Author(s)
      岩田洋佳
    • Organizer
      平成23年度果樹バイテク研究会
    • Place of Presentation
      北部農林水産振興センター(沖縄県)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-11

URL: 

Published: 2013-06-26  

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