中国雲南省の野生ソバ遺伝資源を活用した栽培化関連遺伝子の網羅的同定

• 研究課題/領域番号: 18KK0172
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分39:生産環境農学およびその関連分野
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 安井 康夫 京都大学, 農学研究科, 助教 (70293917)
• 研究分担者: 水野 信之 京都大学, 農学研究科, 特定研究員 (30829180) ; FAWCETT JEFFREY 国立研究開発法人理化学研究所, 数理創造プログラム, 上級研究員 (50727394) ; 大迫 敬義 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (80363969)
• 研究期間 (年度): 2018-10-09 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2020年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2019年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
• キーワード: 栽培植物起原 / ソバ / 変異導入技術 / ゲノム / 遺伝資源 / 孤児作物 / 栽培植物起原学 / 栽培ソバ / 野生ソバ / ゲノムスキャン / 中国 / 雲南省 / 四川省 / チベット自治区 / 東チベット / ソバの起原 / 栽培化 / 栽培化関連遺伝子 / NGS

研究成果の概要

本研究ではソバの栽培化遺伝子の同定を目的として、１）中国雲南省の野生ソバと栽培ソバの種子収集を行い、ゲノム配列を取得し、２）栽培ソバと野生ソバの集団間での変異量が極端に異なるゲノム領域（人為選抜領域）を検出した。この結果、チベット南東部の祖先野生種の集団が栽培種と最も近縁であることを確認した。さらに、栽培種の第一染色体の52-53 Mb領域には明瞭な人為選抜の痕跡がみられ、チベット南東部の祖先野生種の集団から選抜された特定の遺伝子型が世界中の栽培ソバに広がっていることが明らかになった。また、NGS-TILLING法をソバに応用し、変異導入システムを構築した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

主要作物と比較して、地域的・伝統的な重要性を持つ多くの作物では、商業価値が低いために育種学的な研究が進んでいない。これらの作物は孤児作物と呼ばれている。本研究では中国と英国の研究者との連携のもと、孤児作物の１つであるソバのゲノムを解読し、その栽培化に重要なゲノム領域の同定に成功した。また、組換え技術やゲノム編集技術を使わずに遺伝子を改変することにも成功した。今回の成果は、発展途上国を含めた世界中での孤児作物の育種に貢献する。さらに、各地域でよく根付いている孤児作物の改良は、農家の収入向上をもたらすとともに、食料問題の解決にも貢献する。（本成果は、Nature Plants誌に掲載された。）

研究成果

• [国際共同研究] 雲南農業大学(中国)
• [国際共同研究] ケンブリッジ大学(英国)
• [国際共同研究] Yunnan Agricultural University(中国)
• [国際共同研究] University of Cambridge(英国)
• [雑誌論文] Development and chromosomal characterization of interspecific hybrids between common buckwheat (<i>Fagopyrum esculentum</i>) and a related perennial species (<i>F. cymosum</i>) (2023)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama Mari、Norizuki Miyu、Kikuchi Shinji、Yasui Yasuo、Matsui Katsuhiro
  • 雑誌名: Ｂｒｅｅｄｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ 巻: 73 号: 2 ページ: 230-236
  • DOI: 10.1270/jsbbs.22063
  • ISSN: 1344-7610, 1347-3735
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genome sequencing reveals the genetic architecture of heterostyly and domestication history of common buckwheat (2023)
  • 著者名/発表者名: Fawcett JA, Takeshima R, Kikuchi S, Yazaki E, Katsube-Tanaka T, Dong Y, Li M, Hunt HV, Jones MK, Lister DL, Ohsako T, Ogiso-Tanaka E, Fujii K, Hara T, Matsui K, Mizuno N, Nishimura K, Nakazaki T, Saito H, Takeuchi N, Ueno M, Matsumoto D, Norizuki M, Shirasawa K, Li C, Hirakawa H, Ota T, Yasui Y.
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 9 号: 8 ページ: 1236-1251
  • DOI: 10.1038/s41477-023-01474-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] New locality and bud growth of the world biggest flower, <i>Rafflesia tuan-mudae,</i> in Naha Jaley, Sarawak, Malaysia (2022)
  • 著者名/発表者名: Diway Bibian、Yasui Yasuo、Innan Hideki、Takeuchi Yayoi
  • 雑誌名: Tropics 巻: 30 号: 4 ページ: 71-82
  • DOI: 10.3759/tropics.MS21-14
  • NAID: 130008165603
  • ISSN: 0917-415X, 1882-5729
  • 年月日: 2022-03-01
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chromosome-scale genome assembly of a Japanese chili pepper landrace, <i>Capsicum annuum</i> ‘Takanotsume’ (2022)
  • 著者名/発表者名: Shirasawa Kenta、Hosokawa Munetaka、Yasui Yasuo、Toyoda Atsushi、Isobe Sachiko
  • 雑誌名: DNA Research 巻: 30 号: 1
  • DOI: 10.1093/dnares/dsac052
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A <i>CLAVATA3</i>-like Gene Acts as a Gynoecium Suppression Function in White Campion (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazama Yusuke、Kitoh Moe、Kobayashi Taiki、Ishii Kotaro、Krasovec Marc、Yasui Yasuo、Abe Tomoko、Kawano Shigeyuki、Filatov Dmitry A
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 39 号: 10
  • DOI: 10.1093/molbev/msac195
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Degenerate oligonucleotide primer MIG-seq: an effective PCR-based method for high-throughput genotyping (2022)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Kazusa、Kokaji Hiroyuki、Motoki Ko、Yamazaki Akira、Nagasaka Kyoka、Takisawa Rihito、Yasui Yasuo、Kawai Takashi、Ushijima Koichiro、Yamasaki Masanori、Saito Hiroki、Nakano Ryohei、Nakazaki Tetsuya
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: 2022.08.25 ページ: 504752-504752
  • DOI: 10.1101/2022.08.25.504752
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] MIG-seq is an effective method for high-throughput genotyping in wheat (<i>Triticum</i> spp.) (2022)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Kazusa、Motoki Ko、Yamazaki Akira、Takisawa Rihito、Yasui Yasuo、Kawai Takashi、Ushijima Koichiro、Nakano Ryohei、Nakazaki Tetsuya
  • 雑誌名: DNA Research 巻: 29 号: 2
  • DOI: 10.1093/dnares/dsac011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 野生ソバの遺伝資源を求めて起原地へ, そしてゲノム育種へ (2022)
  • 著者名/発表者名: 安井 康夫, ジェフリ フォーセット, 大迫 敬義
  • 雑誌名: アグリバイオ 巻: 6 ページ: 23-27
  • 査読あり
• [雑誌論文] 野生ソバの遺伝資源を求めて起原地へ、そしてゲノム育種へ (2022)
  • 著者名/発表者名: 安井康夫、ジェフリー フォーセット、大迫敬義
  • 雑誌名: アグリバイオ 巻: 6 ページ: 23-27
• [雑誌論文] Targeted amplicon sequencing + next-generation sequencing?based bulked segregant analysis identified genetic loci associated with preharvest sprouting tolerance in common buckwheat (Fagopyrum esculentum) (2021)
  • 著者名/発表者名: Takeshima Ryoma、Ogiso-Tanaka Eri、Yasui Yasuo、Matsui Katsuhiro
  • 雑誌名: BMC Plant Biology 巻: 21 号: 1 ページ: 18-18
  • DOI: 10.1186/s12870-020-02790-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The genotype-dependent phenotypic landscape of quinoa in salt tolerance and key growth traits (2020)
  • 著者名/発表者名: Mizuno Nobuyuki、Toyoshima Masami、Fujita Miki、Fukuda Shota、Kobayashi Yasufumi、Ueno Mariko、Tanaka Kojiro、Tanaka Tsutomu、Nishihara Eiji、Mizukoshi Hiroharu、Yasui Yasuo、Fujita Yasunari
  • 雑誌名: DNA Research 巻: 27 号: 4
  • DOI: 10.1093/dnares/dsaa022
  • NAID: 120006892056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic and genomic research for the development of an efficient breeding system in heterostylous self-incompatible common buckwheat (Fagopyrum esculentum) (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsui Katsuhiro、Yasui Yasuo
  • 雑誌名: Theoretical and Applied Genetics 巻: 133 号: 5 ページ: 1641-1653
  • DOI: 10.1007/s00122-020-03572-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] History of the progressive development of genetic marker systems for common buckwheat (2020)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Yasui
  • 雑誌名: Ｂｒｅｅｄｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ 巻: 70 号: 1 ページ: 13-18
  • DOI: 10.1270/jsbbs.19075
  • NAID: 130007809718
  • ISSN: 1344-7610, 1347-3735
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Buckwheat heteromorphic self-incompatibility: genetics, genomics and application to breeding (2020)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Matsui, Yasuo Yasui
  • 雑誌名: Ｂｒｅｅｄｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ 巻: 70 号: 1 ページ: 32-38
  • DOI: 10.1270/jsbbs.19083
  • NAID: 130007809720
  • ISSN: 1344-7610, 1347-3735
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Classification and systematics of the <i>Fagopyrum</i> species (2020)
  • 著者名/発表者名: Takanori Ohsako, Chengyun Li
  • 雑誌名: Ｂｒｅｅｄｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ 巻: 70 号: 1 ページ: 93-100
  • DOI: 10.1270/jsbbs.19028
  • NAID: 130007809746
  • ISSN: 1344-7610, 1347-3735
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Gene flow signature in the S-allele region of cultivated buckwheat (2019)
  • 著者名/発表者名: N. Mizuno, Y. Yasui
  • 雑誌名: BMC Plant Biology 巻: 19 号: 1 ページ: 125-125
  • DOI: 10.1186/s12870-019-1730-1
  • NAID: 120006623974
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 孤児作物のゲノム遺伝学およびその展望 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大田竜也 FAWCETT Jeffrey A. 竹島亮馬 菊池真司 大迫敬義 白澤健太 法月美悠 松井勝弘 矢崎裕規 小木曽映里 藤井健一郎 原尚資 JONES Martin K. 平川英樹 LI Cheng-Yun 安井康夫
  • 学会等名: 日本進化学会大会
• [学会発表] ソバ・ゲノム・プロジェクト-その概要と展望- (2023)
  • 著者名/発表者名: 大田竜也 FAWCETT J. 竹島亮馬 菊池真司 大迫敬義 白澤健太 法月美悠 松井勝弘 矢崎裕規 木曽映里 藤井健一郎 原尚資 JONES Martin K. 平川英樹 LI Cheng-Yun 安井康夫
  • 学会等名: 日本育種学会
• [学会発表] NGS-TILLINGを利用したモチ性フツウソバの開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 安井康夫 FAWCETT J. 田中朋之 西村和紗 西村和紗 中崎鉄也 岩橋優 齊藤大樹 竹内直子 上野まりこ 上野まりこ 白澤健太 平川英樹 大田竜也
  • 学会等名: 日本育種学会
• [学会発表] ソバの異形花型自家不和合性の分子機構とゲノム構造 (2023)
  • 著者名/発表者名: 竹島亮馬 , FAWCETT J. , 松井勝弘 , 水野信之 , 松本大生 , 平川英樹 , 大田竜也 , 安井康夫
  • 学会等名: 日本育種学会
• [学会発表] ソバゲノム解読から見えてきたフラボノイド合成制御系 (2023)
  • 著者名/発表者名: 松井勝弘 , 大島良美 , 光田展隆 , 坂本真吾 , FAWCETT J. , 平川英樹 , 大田竜也 , 安井康夫
  • 学会等名: 日本育種学会
• [学会発表] ヘミザイガスなゲノム領域によるソバ二花柱性の制御-古典的なSuper geneモデルじゃなかったです- (2023)
  • 著者名/発表者名: 安井康夫 , 竹島亮馬 , FAWCETT Jeffrey , 松井勝弘 , 水野信之 , 松本大生 , 平川英樹 , 白澤健太 , 大田竜也
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノムシークエンシングは普通ソバにおける異型花柱性の遺伝的構造を明らかにする (2023)
  • 著者名/発表者名: FAWCETT Jeffrey , 竹島亮馬 , 松井勝弘 , 水野信之 , 松本大生 , 平川英樹 , 大田竜也 , 安井康夫
  • 学会等名: 日本遺伝学会
• [学会発表] De novoアセンブリとbulked segregant 解析を用いたキヌア本葉の赤色色素生産に関わる遺伝子の同定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 久篠 沙耶子, 水野 信之, 西村 和紗, 上野 まりこ, 中崎 鉄矢, 小林 安文, 藤田 泰成, 白澤 健太, 平川 英樹, 安井 康夫, 桂 圭佑
  • 学会等名: 日本作物学会
• [学会発表] ソバアナフィラキシーリスクマネジメントに向けた低アレルゲン特性系統の探索と獲得 (2022)
  • 著者名/発表者名: 原尚資, 佐藤里絵, 岡本薫, 圓山恭之進, 松井勝弘, 鈴木達郎, 石黒浩二, 大塚しおり, CHEN R., 手島玲子, 近藤康人, 安井康夫
  • 学会等名: 日本育種学会
• [学会発表] ソバ全染色体の塩基配列決定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 安井康夫
  • 学会等名: 育種学会（2021.09.24） ランチタイムセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] High genetic diversity within cultivated common buckwheat: implication of introgression from wild common buckwheat in China (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Yasui
  • 学会等名: 2019年第１回西南四省（自治区）遺伝学学会連合会（中国）
  • 招待講演
• [学会発表] ソバ属植物におけるゲノムの進化 (2019)
  • 著者名/発表者名: FAWCETT Jeffrey, 上野まりこ, 大澤良, 大田竜也, 齊藤大樹, 齊藤大樹, 白澤健太, 竹島亮馬, 中崎鉄也, 西村和紗, 原尚資, 原尚資, 平川英樹, 松井勝弘, 水野信之, 安井康夫
  • 学会等名: 日本遺伝学会
• [学会発表] ソバにおける異型花型自家不和合性遺伝子座のゲノム解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大田竜也, 相井城太郎, 上野まりこ, 大澤良, 齊藤大樹, 齊藤大樹, 白澤健太, 竹島亮馬, 中崎鉄也, 西村和紗, 原尚資, 原尚資, 平川英樹, FAWCETT J, 松井勝弘, 水野信之, 安井康夫
  • 学会等名: 日本育種学会
• [学会発表] 研究者単位でのリファレンスゲノムの時代へ ーDeNovoMAGIC を用いたソバのリファレンス配列の作成とその利用についてー (2019)
  • 著者名/発表者名: 安井康夫
  • 学会等名: アグリゲノム産業研究会（招待講演）
  • 招待講演
• [学会発表] Identification of genes at the S-locus controlling heteromorphic self-incompatibility in buckwheat through genetic and genomic analyses (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Yasui, N. Mizuno, J. Aii and T. Ota
  • 学会等名: The Society for Molecular Biology & Evolution
  • 国際学会