ゲノムシャッフリングに基づく循環選抜育種に用いる優性の雄性不稔イネの解析

• 研究課題/領域番号: 17H03744
• 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: 遺伝育種科学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 鳥山 欽哉 東北大学, 農学研究科, 教授 (20183882)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
• キーワード: 育種学 / 遺伝学 / ゲノム / イネ / 遺伝子 / 植物

研究成果の概要

優性の核コード雄性不稔性は、自殖性植物のイネを効率的に他殖させ、変異の幅を拡大する際に有効であると期待される。我々は、イネ品種Lebedに台中65号を連続戻し交雑する過程において、優性遺伝子支配と考えられる雄性不稔系統(LTMS系統)を得、その遺伝子のマップベースクローニングを行った。その結果、候補遺伝子を同定することができた。LTMS 系統と「コシヒカリ」「ひとめぼれ」の交雑実験の結果、LTMSが持つ優性の雄性不稔性をジャポニカイネに移入できることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究をイネの品種改良に応用すると、自殖性作物のイネを効率的に他殖させ、ゲノムシャッフリングを行うことができる。トウモロコシなどの多殖性作物の育種法である循環選抜育種をジャポニカイネに応用できることになり、遺伝的多様性の大きい様々な優れたイネの品種改良を行うことが可能となる。

研究成果

• [雑誌論文] Fertility restoration of Chinese wild rice-type cytoplasmic male sterile rice by CRISPR/Cas9-mediated genome editing of nuclear-encoded RETROGRADE-REGULATED MALE STERILITY. (2020)
  • 著者名/発表者名: Suketomo C, Kazama T, Toriyama K
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 巻: 37 号: 3 ページ: 285-292
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.0326b
  • NAID: 130007907470
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of cytoplasmic male sterile lines and restorer lines of various elite Indica Group rice cultivars using CW-CMS/Rf17 system (2019)
  • 著者名/発表者名: Toriyama Kinya、Kazama Tomohiko、Sato Tadashi、Fukuta Yoshimichi、Oka Masaaki
  • 雑誌名: Rice 巻: 12 号: 1 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1186/s12284-019-0332-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic analysis of male sterility obtained from a rice cultivar Lebed backcrossed with Taichung 65 (2018)
  • 著者名/発表者名: Murakami Tetsuya、Kazama Tomohiko、Toriyama Kinya
  • 雑誌名: Rice 巻: 11 号: 1 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1186/s12284-018-0222-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] mitoTALENを用いた遺伝子破壊によるイネTA型CMS原因遺伝子の同定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 髙塚 歩, 風間 智彦, 有村 慎一, 鳥山 欽哉
  • 学会等名: 日本育種学会第139回講演会
• [学会発表] MitoTALEN-mediated mitochondrial gene-knockout revealed a cytoplasmic male sterility-causative gene in Oryza sativa cv. Tadukan. (2021)
  • 著者名/発表者名: Takatsuka A, Kazama T, Arimura S, Toriyama K
  • 学会等名: KEYSTONE SYMPOSIA, Plant Genome Engineering: From Lab to Field
  • 国際学会
• [学会発表] インディカイネ品種 Lebed に由来する雄性不稔遺伝子とその抑制遺伝子の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤田悠生，市田裕之，風間智彦，阿部知子，鳥山欽哉
  • 学会等名: 日本育種学会第138回講演会
• [学会発表] インディカイネ品種Tadukanの細胞質に由来する雄性不稔性原因候補遺伝子の探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 髙塚歩, 鳥山欽哉, 風間智彦
  • 学会等名: 日本育種学会第138回講演会
• [学会発表] RT102型細胞質雄性不稔イネのミトコンドリアゲノム編集によって生じた新奇orfの発現解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大向詩穂, 鳥山欽哉, 有村慎一, 風間智彦
  • 学会等名: 日本育種学会第138回講演会
• [学会発表] イネ Tadukan 型細胞質雄性不稔性のミトコンドリア原因遺伝子 orf312 の同定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 髙塚 歩, 風間 智彦, 有村 慎一, 鳥山 欽哉
  • 学会等名: 第15回東北育種研究集会
• [学会発表] orf352 を持つ RT102 型および WA 型細胞質雄性不稔性イネの分子遺伝学的比較 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大向 詩穂，鳥山 欽哉，有村 慎一，風間 智彦
  • 学会等名: 第15回東北育種研究集会
• [学会発表] イネ品種 Lebed に台中 65 号を戻し交雑して得られた雄性不稔系統における原因候補遺伝子の機能推定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤田 悠生, 市田 裕之, 風間 智彦, 阿部 知子, 鳥山 欽哉
  • 学会等名: 第15回東北育種研究集会
• [学会発表] ミトコンドリア移行TALENを用いた細胞質雄性不稔性関連遺伝子orf352の破壊と表現型の調査 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大向詩穂, 鳥山欽哉, 有村慎一, 風間智彦
  • 学会等名: 日本育種学会第137回講演会
• [学会発表] イネ品種 Lebed に台中 65 号を戻し交雑して得られた雄性不稔系統における原因候補遺伝子の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤田悠生, 風間智彦, 鳥山欽哉
  • 学会等名: 日本育種学会第136回講演会
• [学会発表] 核コードRETROGRADE-REGULATED MALE STERILITY 遺伝子のゲノム編集によるCW 型細胞質雄性不稔イネの稔性回復 (2019)
  • 著者名/発表者名: 助友千尋, 風間智彦, 鳥山欽哉
  • 学会等名: 日本育種学会第136回講演会
• [学会発表] ミトコンドリア移行TALENを用いたCMS原因遺伝子候補 orf352 のノックアウト (2019)
  • 著者名/発表者名: 大向詩穂, 鳥山欽哉, 有村慎一, 風間智彦
  • 学会等名: 日本育種学会第136回講演会
• [学会発表] Knock-out of mitochondrial gene, orf352, using mitochondria-targeted TALEN (2019)
  • 著者名/発表者名: Omukai S, Arimura S, Toriyama K, Kazama T
  • 学会等名: JSOL2019 (Japan Solanaceae Consortium 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] ミトコンドリア移行TALENによるRT102型CMSイネミトコンドリアゲノムの構造変化と表現型の調査 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大向詩穂，鳥山欽哉，有村慎一，風間智彦
  • 学会等名: 第14回東北育種研究集会
• [学会発表] Tadukan型細胞質雄性不稔性イネの稔性回復様式とミトコンドリア遺伝子の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 髙塚歩，風間智彦，鳥山欽哉
  • 学会等名: 第14回東北育種研究集会
• [学会発表] Arms race between mitochondria and nuclei revealed by cytoplasmic male sterility/fertility restoration systems in rice (2019)
  • 著者名/発表者名: Kinya Toriyama, Tomohiko Kazama
  • 学会等名: The 17Th International Symposium on Rice Functional Genomics
  • 国際学会
• [学会発表] Fertility restoration of CW-type cytoplasmic male sterile rice by CRISPR/Cas9- mediated genome editing of nuclear-encoded RETROGRADE-REGULATED MALE STERILITY (2019)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Suketomo, Tomohiko Kazama, Kinya Toriyama
  • 学会等名: The 17Th International Symposium on Rice Functional Genomics
  • 国際学会
• [学会発表] イネ品種LEBEDに台中65号を連続戻し交雑することで得られた雄性不稔系統における原因遺伝子のマッピング (2018)
  • 著者名/発表者名: 村上哲也・風間智彦・鳥山欽哉
  • 学会等名: 日本育種学会第133回講演会
• [学会発表] Dominant male sterility originated from an indica cultivar Lebed (2018)
  • 著者名/発表者名: Murakami T, Kazama T, Toriyama K
  • 学会等名: International Hybrid Rice Symposium 2018
  • 国際学会
• [学会発表] イネ品種LEBEDに台中65号を連続戻し交雑することで得られた雄性不稔系統の遺伝学的解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村上哲也・風間智彦・鳥山欽哉
  • 学会等名: 日本育種学会第132回講演会
• [備考] 環境適応生物工学研究室HP「お知らせ」
  • URL: https://www.agri.tohoku.ac.jp/bioadp/PukiWiki/index.php?FrontPage
• [備考] 環境適応生物工学研究室HP「お知らせ」
  • URL: http://www.agri.tohoku.ac.jp/bioadp/PukiWiki/index.php?2018