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フルクタンに関するゲノム情報を活用した高品質・高機能なイネ科牧草育種素材の開発

研究課題

研究課題/領域番号 14360160
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 畜産学・草地学
研究機関独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機構

研究代表者

山田 敏彦  (独)農業・生物系特定産業技術研究機構, 北海道農業研究センター・作物開発部イネ科牧草育種研究室, 室長 (70343952)

研究分担者 中嶋 博  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (40001474)
吉田 みどり  (独)農業・生物系特定産業技術研究機構, 北海道農業研究センター・地域基盤研究部越冬ストレス研究室, 主任研究官 (00355455)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
13,200千円 (直接経費: 13,200千円)
2004年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
2003年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
2002年度: 4,600千円 (直接経費: 4,600千円)
キーワードイネ科牧草 / 越冬性 / 遺伝子解析 / ゲノム / フルクタン / QTL / 形質転換 / 連鎖解析 / 遺伝資源
研究概要

フルクタンは可溶性炭水化物(WSC)の二種で、イヌリンやレバン、フルクトオリゴ糖を含む三糖以上のフルクトースポリマーで、イネ科牧草などに含まれる。その含量は越冬性と飼料品質の向上に深く関わり,その代謝に着目することは,越冬性に優れ,高品質かつ高機能な品種の開発に重要である。そこで,フルクタンに関するゲノム情報を活用しながら,高品質・高機能なイネ科牧草育種素材の開発を図ることを目的とした。
1.オーチャードグラスの品種・系統、エコタイプおよび近縁種におけるWSCやフルクタン含量の変異を明らかにした。交雑試験から含量は遺伝支配であることを明らかにし、選抜を繰り返して、高含量系統を育成した。
2.ペレニアルライグラス低温馴化冠部組織から作成したcDNAライブラリーから、コムギのゲノム情報を利用して、フルクタン合成酵素(1-FFT、6G-FFT、1-SST)をコードする遺伝子を単離し、酵母(Pichla pastoris)発現システムを用いて同定した。6G-FFT遺伝子の単離はイネ科植物で初めてである。連鎖解析集団の多型解析によりマッビングを行ったところ、6G-FFTは連鎖群3に、1-FFTと1-SSTは連鎖群7に座乗した。1-FFT遺伝子は低温馴化過程で遺伝子発現量が増加することをリアルタイムRT-PCR法で確認した。
3.フルクタン含量のQTLはフルクタン合成酵素遺伝子の座上位置とは一致せず、直接関与する酵素遺伝子以外の因子によって含量の変異が支配されている可能性が示唆された。圃場での越冬性QTLのうち2箇所はフルクタン量のQTL領域と一致した。
4.フルクタン合成酵素遺伝子を過剰発現させたペレニアルライグラス形質転換植物体では、フルクタン含量と耐凍性が向上したことから、フルクタン合成酵素遺伝子を導入することは植物の耐凍性を向上させる手段として有効であることが示唆された。

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (13件) 文献書誌 (11件)

  • [雑誌論文] QTL analysis and comparative genomics of herbage quality traits in perennial ryegrass(Lolium perenne L.).2005

    • 著者名/発表者名
      N.O.I.Cogan, K.F.Smith, T.Yamada, M.G.Francki, A.C.Vecchies, E.S.Jones, G.C.Spangenberg, J.W.Forster
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Genetics 110

      ページ: 364-380

    • NAID

      120000953361

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] QTL analysis and comparative genomics of herbage quality traits in perennial ryegrass(Loll urn perenne L.)2005

    • 著者名/発表者名
      N.O.I.Cogan, K.F.Smith, T.Yamada, M.G.Francki, A.C.Vecchies, ES.Jones, G.C.Spangenberg, J.W.Forster
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Genetics 110

      ページ: 364-380

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] QTL analysis and comparative genomics of herbage quality traits in perennial ryegrass (Lolium perenne L.).2005

    • 著者名/発表者名
      N.O.I.Cogan, K.F.Smith, T.Yamada, M.G.Francki, A.C.Vecchies, E.S.Jones, G.C.Spangenberg, J.W.Forster
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Genetics 110・2

      ページ: 364-380

    • NAID

      120000953361

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] QTL analysis of morphological, developmental and winter hardiness-associated traits in perennial ryegrass(Lolium perenne L.).2004

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, E.S.Jones, N.O.I.Cogan, A.C.Vecchies, T.Nomura, H.Hisano, Y.Shimamoto, K.F.Smith, M.D.Hayward, J.W.Forster
    • 雑誌名

      Crop Science 44

      ページ: 925-935

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Transgenic perennial ryegrass plants expressing wheat fructosyltransferase genes accumulate increased amounts of fructan and acquire increased tolerance on a cellular level to freezing.2004

    • 著者名/発表者名
      H.Hisano, A.Kanazawa, A.Kawakami, M.Yoshida, Y.Shimamoto, T.Yamada
    • 雑誌名

      Plant Science 167

      ページ: 861-868

    • NAID

      120000954059

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Genetic variation in water soluble carbohydrate concentration in diverse cultivars of Dactylis glomerate L.during vegetative growth.2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Sanada, T.Takai, T.Yamada
    • 雑誌名

      Australian Journal of Agricultural Research 55

      ページ: 1183-1187

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] QTL analysis of morphological, developmental and winter hardiness-associated traits in perennial ryegrass (Lollium perenne L.)2004

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, E.S.Jones, N.O.I.Cogan, AC.Vecchies, T.Nomura, H.Hisano, Y.Shimamoto, K.K.Smith, M.D.Hayward, J.W.Forster
    • 雑誌名

      Crop Science 44

      ページ: 925-935

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Transgenic perennial ryegrass plants expressing wheat fructosyltransferase genes accumulate increased amounts of fructan and acquire increased tolerance on a cellular level to freezing2004

    • 著者名/発表者名
      H.Hisano, A.Kanazawa, A.Kawakami, M.Yoshida, Y.Shimamoto, T.Yamada
    • 雑誌名

      Plant Science 167

      ページ: 861-868

    • NAID

      120000954059

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Genetic variation in water soluble carbohydrate concentration in diverse cultivars of Dactylis glomerata L. during vegetative growth2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Sanada, T.Takai, T.Yamada
    • 雑誌名

      Australian Journal of Agricultural Research 55

      ページ: 1183-1187

    • NAID

      120000961844

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Transgenic perennial ryegrass plants expressing wheat fructosyl-transferase genes accumulate increased amounts of fructan and acquire increased tolerance on a cellular level to freezing.2004

    • 著者名/発表者名
      H.Hisano, A.Kanazawa, A.Kawakami, M.Yoshida, Y.Shimamoto, T.Yamada
    • 雑誌名

      Plant Science 167・4

      ページ: 861-868

    • NAID

      120000954059

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Genetic variation in water soluble carbohydrate concentration in diverse cultivars of Dactylis glomerata L.during vegetative growth.2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Sanada, T.Takai, T.Yamada
    • 雑誌名

      Australian Journal of Agricultural Research 55・11

      ページ: 1183-1187

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] ペレニアルライグラス(Lolium perenne L.)におけるフルクタン合成に関与する遺伝子のマッピングおよびフルクタン含量のQTL解析2004

    • 著者名/発表者名
      久野裕, 金澤章, 小林創平, 吉田みどり, 喜多村啓介, 山田敏彦
    • 雑誌名

      育種学研究 6・別2

      ページ: 71-71

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] ペレニアルライグラス(Lolium perenne L.)から単離されたフルクタン合成に関与する遺伝子のPhichia pastoris発現系を用いた機能解析2004

    • 著者名/発表者名
      久野裕, 金澤章, 吉田みどり, 喜多村啓介, 山田敏彦
    • 雑誌名

      育種学研究 6・別1

      ページ: 60-60

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamada, E.S.Jones, N.O.I.Cogan, A.C.Vecchies, T.Nomura, H.Hisano, Y.Shimamoto, K.F.Smith, M.D.Hayward, J.W.Forster: "QTL analysis of morphological, developmental and winter hardiness-associated traits in perennial ryegrass (Lolium perenne L.)"Crop Science. 44(印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 山田敏彦: "寒地型イネ科牧草の育種およびDNAマーカーの開発とQTL解析"日本草地学会誌. 49. 57-63 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamada, H.Hisano, H.Shinozuka, Y.Shimamoto: "Molecular characterization of low-temperature induced genes in perennial ryegrass (Lolium perenne L.)"Molecular Breeding of Forage and Turf 2003, May 18-22, 2003, Dallas, Texas, USA. 34 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Hisano, A.Kanazawa, A.Kawakami, M.Yoshida, T.Yamada, Y.Shimamoto: "Molecular analysis of genes related to sugar metabolism during cold acclimation in perennial ryegrass (Lolium perenne L.)"Molecular Breeding of Forage and Turf 2003, May 18-22, 2003, Dallas, Texas, USA. 33 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamada, H.Hisano, S.Kobayashi, T.Nomura, H.Shinozuka, A.Kawakami, M.Yoshida: "Genome based analysis for winter hardiness in forage grasses"International Workshop on 'Functional Genomics and Breeding Strategies for Cold Tolerance in Plants', Aug.26-27, 2003, Sapporo.. 26 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 久野裕, 金澤章, 中嶋博, 喜多村啓介, 山田敏彦: "ペレニアルライグラス(Lolium perenne L.)におけるフルクタン合成に関与する遺伝子の単離"育種学研究. 5(別2). 131 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 篠塚大士, 久野裕, 米山昌, 金澤章, 島本義也, Elizabeth S, John W.Foester, 山田敏彦: "ペレニアルライグラスにおける低温誘導遺伝子のマッピング"育種学研究. 4(別2). 247-247 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 久野裕, 金澤章, 川上顕, 吉田みどり, 山田敏彦, 中嶋博, 阿部純, 島本義也: "コムギ由来のフルクタン合成酵素をコードする遺伝子を導入したペレニアルライグラス(Lolium perenne L.)の作出"育種学研究. 4(別2). 214-214 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 久野裕, 金澤章, 川上顕, 吉田みどり, 山田敏彦, 中嶋博, 阿部純, 島本義也: "コムギ由来のフルクタン合成酵素をコードする遺伝子を導入したペレニアルライグラス(Lolium perenne L.)の特性"48(別). 350-351 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 久野裕, 金澤章, 川上顕, 吉田みどり, 山田敏彦, 島本義也: "コムギ(Triticum aestivum L.)由来のフルクタン合成酵素をコードする遺伝子を導入したペレニアルライグラス(Lolium perenne L.)の特性"日本植物生理学会2003年度年会およびシンポジウム講演要旨集. (印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 眞田康治, 高井智之, 山田敏彦: "オーチャードグラス品種・系統における2番草可溶性炭水化物含量の変異"日本草地学会誌. (印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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