栽培環境に呼応して変動するQTL遺伝子の単離と同定

• 研究課題/領域番号: 17H01458
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 遺伝育種科学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 松岡 信 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 教授 (00270992)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 42,770千円 (直接経費: 32,900千円、間接経費: 9,870千円); 2019年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2018年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2017年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
• キーワード: 作物育種 / 遺伝子 / 出穂期 / 開花制御 / 窒素施肥 / 育種学 / 遺伝学 / 植物

研究成果の概要

本研究の目的は、施肥窒素量に呼応し到穂日数を遅延させる環境応答遺伝子の単離・解析手法の確立及びその分子育種であった。以下に主要成果を記す。●窒素応答の責任遺伝子はHD6だった。●出穂遺伝子HD1/HD2/HD6のすべてが機能型の場合のみ窒素施肥に呼応し出穂遅延が起こるが、3遺伝子の一つでも欠失すると窒素反応性は消失した。●HD6mRNAは窒素量で上昇しないがFLAG-HD6タンパク質は上昇した。●HD2タンパクはHD6活性化に伴い増加した。●HD1によるHD3a（フロリジェン）発現誘導をHD2は抑制する。●HD6はこの誘導に直接影響を与えず、HD2が濃度依存的にHD1活性を促進した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の目的は、環境に呼応して機能を変化させる農業関連遺伝子の単離・解析手法の確立とそれを利用した分子育種であった。農業に関連する多くの形質は量的形質であり、その研究は従来QTL解析により研究が進められているが、本手法は多大な時間と労力を要すため代替の手法が強く求められている。さらに重要農業形質は気象や土壌などの外的環境によりダイナミックに影響を受け環境条件を加味した遺伝解析が強く望まれている。そこで本研究はQTL解析ではなくゲノムワイド関連(GWA)解析を用いることで、外的環境に呼応してその機能を変化させるQTL遺伝子の単離・解析技術を構築し、分子育種に貢献することを目指した。

研究成果

• [雑誌論文] Genome‐wide expression quantitative trait loci studies facilitate isolation of causal genes controlling panicle structure (2020)
  • 著者名/発表者名: Wang Fanmiao、Yano Kenji、Nagamatsu Shiro、Inari‐Ikeda Mayuko、Koketsu Eriko、Hirano Ko、Aya Koichiro、Matsuoka Makoto
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: ahead of print 号: 1 ページ: 266-278
  • DOI: 10.1111/tpj.14726
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GWAS with principal component analysis identifies a gene comprehensively controlling rice architecture (2019)
  • 著者名/発表者名: Yano Kenji、Morinaka Yoichi、Wang Fanmiao、Huang Peng、Takehara Sayaka、Hirai Takaaki、Ito Aya、Koketsu Eriko、Kawamura Mayuko、Kotake Kunihiko、Yoshida Shinya、Endo Masaki、Tamiya Gen、Kitano Hidemi、Ueguchi-Tanaka Miyako、Hirano Ko、Matsuoka Makoto
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 116 号: 42 ページ: 21262-21267
  • DOI: 10.1073/pnas.1904964116
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evolution and diversification of the plant gibberellin receptor GID1 (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Hideki、Tanimoto Eiichi、Hirai Takaaki、Miyanoiri Yohei、Mitani Rie、Kawamura Mayuko、Takeda Mitsuhiro、Takehara Sayaka、Hirano Ko、Kainosho Masatsune、Akagi Takashi、Matsuoka Makoto、Ueguchi-Tanaka Miyako
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 115 号: 33
  • DOI: 10.1073/pnas.1806040115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Improved nutrient use gives cereal crops a boost (2018)
  • 著者名/発表者名: Wang Fanmiao、Matsuoka Makoto
  • 雑誌名: Nature 巻: 560 号: 7720 ページ: 563-564
  • DOI: 10.1038/d41586-018-05928-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] OsIDD2, a zinc finger and INDETERMINATE DOMAIN protein, regulates secondary cell wall formation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Huang, P., Yoshida, H., Yano, K., Kinoshita, S., Kawai, K., Koketsu, E., Hattori, M., Takehara, S., Huang, J., Hirano, K., Ordonio, RL.＊＊, Matsuoka, M., Ueguchi-Tanaka, M.
  • 雑誌名: J Integr Plant Biol. 巻: 60 号: 2 ページ: 130-143
  • DOI: 10.1111/jipb.12557
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Genome-wide association study using whole-genome sequencing rapidly identifies new genes regulating agronomic traits in rice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka, M.
  • 学会等名: 2019全基因體關聯性分析及譜系圖譜分析-以自然種原探勘有用基因應用於作物育種研討會
  • 招待講演
• [学会発表] GWAS with principal component analysis (PCA) reveals a novel gene comprehensively controlling rice architecture. (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka, M.
  • 学会等名: Workshop of Rice Functional Genome and Breeding by Molecular Design
  • 招待講演
• [学会発表] GWAS with PCA for isolating novel genes comprehensively controlling rice architecture. (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka, M.
  • 学会等名: Rice Breeding Workshop
  • 招待講演
• [学会発表] 主成分分析を用いたイネ草型に関するGWA解析. (2019)
  • 著者名/発表者名: 矢野憲司、平野恒、吉田晋弥、北野英己、田宮元、松岡信
  • 学会等名: 日本育種学会第135回講演会
• [学会発表] 米の食味に関するGWA解析. (2019)
  • 著者名/発表者名: 森政樹、平野恒、川村真結子、小川ひかり、松岡信
  • 学会等名: 日本育種学会第135回講演会
• [学会発表] 文献情報を用いたGWA解析. (2018)
  • 著者名/発表者名: 塩田将平、平野恒、矢野憲司、小竹敬久、吉田晋弥、北野英己、松岡信
  • 学会等名: 日本育種学会第133回講演会
• [学会発表] イネGWASで検出されたシグナルの検証には反復試験が重要. (2018)
  • 著者名/発表者名: 矢野憲司、平野恒、北野英己、田宮元、松岡信
  • 学会等名: 日本育種学会第133回講演会