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ゲノムワイド関連解析による茶葉中のアルミニウム含量低減を目指した育種素材の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H02886
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分38010:植物栄養学および土壌学関連
研究機関静岡大学

研究代表者

一家 崇志  静岡大学, 農学部, 准教授 (90580647)

研究分担者 廣野 祐平  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 果樹茶業研究部門, グループ長補佐 (10391418)
森田 明雄  静岡大学, その他部局等, 理事 (20324337)
川木 純平  静岡県農林技術研究所, 静岡県農林技術研究所, 主任研究員 (60881539)
山下 寛人  静岡大学, 農学部, 助教 (70915488)
古川 一実  沼津工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (90353151)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2020年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
キーワードチャ / アルミニウム / ゲノムワイド関連解析 / ゲノミック予測 / 遺伝資源 / 細胞壁組成 / ddRAD-seq / GWAS
研究開始時の研究の概要

チャはアルミニウム (Al) 集積植物であるため,茶葉中には多くのAlを含むことが知られている.煎茶や玉露などの場合は煎じて飲用するためそれほどでもないが,抹茶などは直接茶葉を摂取するため,Alの過剰摂取が問題視されている.本研究では,Al含有量の低い茶の栽培法の確立や育種を達成するため,チャ遺伝資源を対象に根圏環境と茶葉中のAl含量との関連性を徹底的に調査し,統計遺伝学的手法により低Alに関連する原因因子を特定する.また,育成品種群の被覆栽培による茶葉中Al含量の変動を調査することで,被覆栽培に最適な品種を選定する.

研究成果の概要

本研究では,茶葉中のアルミニウム (Al) 含有量の制御に関わる基礎的メカニズムを明らかにするため,チャ遺伝資源を対象に茶葉中のAl含量との関連性を徹底的に調査し,統計遺伝学的手法により低Alに関連する原因因子の特定を試みた.ddRAD-seqによるSNPsジェノタイピングを実施し,高密度DNAマーカー情報の構築に成功した.これらSNPs情報を用いてチャのゲノム科学的研究のための研究基盤を確立した.さらに,詳細な生理的試験を通じて,茶葉中のAl含量は,細胞壁におけるAlの結合キャパシティが律速因子である可能性を見出した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

チャにおいてGP技術が確立できたことで,茶樹の品種改良の効率化が大いに期待できる.つまり,機能性成分以外の重要な農業形質,例えば収量性,病害虫抵抗性,早晩性の予測もDNA情報のみで可能となる.また,茶葉中のAl含量低減に向けた基礎知見を構築でき,これらの知見は植物の酸性土壌耐性機構の全容解明に貢献する.
木本系の世代促進技術の改善は憂慮すべきだが,生産者や育成者が品質成分等をオーダーメイドできる育種プラットフォームを確立することで,国際的に注目を集める「日本茶」に新たな付加価値を与えることができ,消費・輸出の拡大など茶業界への多大な貢献が期待できる.

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 茶の次世代育種法の構築~DNA情報の活用~2022

    • 著者名/発表者名
      一家崇志
    • 雑誌名

      緑茶通信

      巻: 51 ページ: 9-14

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Tissue ionome response to rhizosphere pH and aluminum in tea plants (Camellia sinensis L.), a species adapted to acidic soils.2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Yamashita, Yusuke Fukuda, Shiori Yonezawa, Akio Morita, Takashi Ikka
    • 雑誌名

      Plant-Environment Interactions

      巻: 1(2) 号: 2 ページ: 152-164

    • DOI

      10.1002/pei3.10028

    • NAID

      120006880184

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genomic predictions and genome-wide association studies based on RAD-seq of quality-related metabolites for the genomics-assisted breeding of tea plants.2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Yamashita, Tomoki Uchida, Yasuno Tanaka, Hideyuki Katai, Atsushi J Nagano, Akio Morita, Takashi Ikka
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10, 17480 号: 1 ページ: 17480-17480

    • DOI

      10.1038/s41598-020-74623-7

    • NAID

      120006891196

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] チャの細胞壁におけるアルミニウム高集積特性2024

    • 著者名/発表者名
      朝比奈美緒,山下寛人,米澤詩織,廣野祐平,一家崇志
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] チャにおけるNIPファミリー遺伝子の金属輸送特性2024

    • 著者名/発表者名
      中矢桜子,田伏菜央,木村洋子,山下寛人,一家崇志
    • 学会等名
      第24回静岡ライフサイエンスシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ボンバーメント法でゲノム編集用ベクターを打ち込む際のチャ不定胚の二次胚誘導のタイミング2023

    • 著者名/発表者名
      稲葉佑弥,青島千恵里,平田州五,山下寛人,一家崇志,古川一実
    • 学会等名
      第30回日本育種学会中部地区談話会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Genomic predictions and genome-wide association studies of quality-related metabolites for the genomic breeding in tea plants2023

    • 著者名/発表者名
      Takashi Ikka
    • 学会等名
      International Conference on Green Science and Technology 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Genetic Structure Analysis of 2,500 Tea Germplasm in Shizuoka, Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Ishiguro, Hiroto Yamashita, Jumpei Kawaki, Atsushi J Nagano, Takashi Ikka
    • 学会等名
      International Conference on Green Science and Technology 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 静岡県が保有するチャ遺伝資源2,500系統のゲノム多様性解析2023

    • 著者名/発表者名
      石黒雄大,山下寛人,川木純平,永野惇,一家崇志
    • 学会等名
      2023年度日本茶業学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] チャのフッ素およびアルミニウム高集積特性の関連性2023

    • 著者名/発表者名
      尾嶋志穂,山下寛人,一家崇志
    • 学会等名
      2023年度日本土壌肥料学会中部支部大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 静岡県が保有するチャ遺伝資源2,500系統の遺伝構造解析2023

    • 著者名/発表者名
      石黒雄大,山下寛人,川木純平,永野惇,一家崇志
    • 学会等名
      日本育種学会第144回講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] チャ (茶樹) におけるボンバードメント法を用いたゲノム編集のための不定胚培養2023

    • 著者名/発表者名
      稲葉佑弥,平田州五,青島千恵理,瀬川大樹,山下寛人,一家崇志,古川一実
    • 学会等名
      第40回日本植物バイオテクノロジー学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] チャの細胞壁多糖成分とアルミニウム集積特性の関係2023

    • 著者名/発表者名
      朝比奈美緒,山下寛人,米澤詩織,廣野祐平,一家崇志
    • 学会等名
      2023年度日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] チャのNrampファミリー遺伝子の特性解析2023

    • 著者名/発表者名
      田伏菜央,山下寛人,木村洋子,一家崇志
    • 学会等名
      2023年度日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] チャにおけるフッ素高集積・吸収特性の解明2023

    • 著者名/発表者名
      尾嶋志穂,山下寛人,一家崇志
    • 学会等名
      2023年度日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] トランスクリプトーム解析によるチャ (茶樹:Camellia sinensis) 二次胚形成因因子の探索2023

    • 著者名/発表者名
      平田洲五,稲葉蒼一郎,山下寛人,一家崇志,永野惇,古川一実
    • 学会等名
      日本育種学会第143回講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 茶品種間におけるカテキン類含量の系統間差異と栄養欠乏に対する応答2023

    • 著者名/発表者名
      大澤三咲,石黒雄大,川木純平,山下寛人,一家崇志
    • 学会等名
      日本育種学会第143回講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] チャ遺伝資源におけるテアニン生成能の系統間比較2022

    • 著者名/発表者名
      利根菜月,福田佑介,山下寛人,一家崇志
    • 学会等名
      2022年度日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 茶遺伝資源集団を用いた主要品質成分に関するゲノミック予測2022

    • 著者名/発表者名
      石黒雄大,山下寛人,内田知希,川木純平,片井秀幸,永野惇,森田明雄,一家崇志
    • 学会等名
      日本育種学会第142回講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] チャ遺伝資源のテアニン生成能に関するナチュラルバリエーション解析2022

    • 著者名/発表者名
      利根菜月,福田佑介、山下寛人,一家崇志
    • 学会等名
      2022年度日本茶業学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ゲノム情報を活用したチャ遺伝資源の主要成分品質に関する形質予測2022

    • 著者名/発表者名
      石黒雄大,山下寛人,内田知希,川木純平,片井秀幸,永野惇,森田明雄,一家崇志
    • 学会等名
      2022年度日本茶業学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] チャ (茶樹:Camellia sinensis) 二次胚形成因子の探索2022

    • 著者名/発表者名
      平田洲五,稲葉蒼一郎,山下寛人,一家崇志,永野惇,古川一実
    • 学会等名
      第29回日本育種学会中部地区談話会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] チャ不定胚培養にけるアルミニウム添加の影響2022

    • 著者名/発表者名
      落合崇人,平田州五,米澤詩織,一家崇志,古川一実
    • 学会等名
      日本育種学会第141回講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] チャのアルミニウム集積に関する系統間差異の解析2021

    • 著者名/発表者名
      福田佑介,山下寛人,川木純平,廣野祐平,森田明雄,一家崇志
    • 学会等名
      2021年度日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Al欠乏処理におけるチャ樹体内のAlの挙動2021

    • 著者名/発表者名
      米澤詩織,前田芽依奈,山下寛人,福田佑介,森田明雄,一家崇志
    • 学会等名
      2021年度日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 施肥管理がチャのアルミニウム含量におよぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      廣野祐平,山下寛人,一家崇志
    • 学会等名
      2021年度日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 茶葉中のアルミニウム含量を制御するためのゲノミック予測とゲノムワイド関連解析2021

    • 著者名/発表者名
      福田佑介,山下寛人,大野愛莉,内田知希,田中靖乃,片井秀幸,川木純平,永野惇,森田明雄,一家崇志
    • 学会等名
      日本育種学会第140回講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 抹茶の品質における化学成分とアルミニウムとの関連解析2021

    • 著者名/発表者名
      山本悠馬,三原春美,山下寛人,森田明雄,中村順行,一家崇志
    • 学会等名
      2021年度日本茶業学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] チャ遺伝資源における主要品質成分とイオノームのプロファイリング2021

    • 著者名/発表者名
      福田佑介,山下寛人,大野愛莉,柳沢直希,内田知希,片井秀幸,川木純平,森田明雄,一家崇志
    • 学会等名
      2021年度日本土壌肥料学会中部支部大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] チャ不定胚培養におけるアルミニウムの有効性調査2021

    • 著者名/発表者名
      落合崇人,谷口州五,古川一実
    • 学会等名
      日本育種学会第28回中部談話会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] チャ(茶樹:Camellia sinensis)の不定胚培養におけるアルミニウムの影響と発現遺伝子2021

    • 著者名/発表者名
      古川一実,一家崇志,稲葉蒼一郎,谷口洲五
    • 学会等名
      日本育種学会139回講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Lumogallion染色によるチャ樹体内のアルミニウム局在イメージング2020

    • 著者名/発表者名
      米澤詩織,山下寛人,一家崇志,森田明雄
    • 学会等名
      2020年度日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] チャ遺伝資源のアルミニウムに対する応答2020

    • 著者名/発表者名
      福田佑介,山下寛人,一家崇志,森田明雄
    • 学会等名
      2020年度日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 四要素施用量が異なる茶園における各種肥料成分の動態の比較2020

    • 著者名/発表者名
      廣野祐平
    • 学会等名
      2020年度日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 茶葉中へのアルミニウム集積に関する系統間差異の解析2020

    • 著者名/発表者名
      福田佑介,山下寛人,大野愛莉,米澤詩織,内田知希,片井秀幸,森田明雄,一家崇志
    • 学会等名
      日本育種学会第138回講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] in planta 法による効率的なチャの形質転換体作出法の構築2020

    • 著者名/発表者名
      李スルギ,川上雲々,寺前香里,山下寛人,森田明雄,一家崇志
    • 学会等名
      日本育種学会第138回講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] チャ遺伝資源における茶葉中アルミニウム含量の変動2020

    • 著者名/発表者名
      福田佑介,山下寛人,大野愛莉,内田知希,片井秀幸,森田明雄,一家崇志
    • 学会等名
      2020年度日本土壌肥料学会中部支部大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] ひとりではじめる植物バイオテクノロジー入門 組織培養からゲノム編集まで2022

    • 著者名/発表者名
      田部井豊、七里吉彦、三柴啓一郎、安本周平
    • 総ページ数
      413
    • 出版者
      国際文献社
    • ISBN
      9784910603032
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 静岡大学 農学部 植物機能生理学研究室HP

    • URL

      https://wwp.shizuoka.ac.jp/plantfuncphys/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書 2021 実績報告書 2020 実績報告書
  • [備考] 日本茶の機能性成分含量を大量のDNAから予測し、新品種の開発へ

    • URL

      https://www.shizuoka.ac.jp/event/detail.html?CN=6666

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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