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高温ストレス下でも小麦粉品質低下を起こさない異種遺伝子を導入したコムギの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K05983
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分39010:遺伝育種科学関連
研究機関鳥取大学

研究代表者

田中 裕之  鳥取大学, 農学部, 准教授 (70283976)

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
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワードコムギ / 野生種 / 高温ストレス / 小麦粉品質 / 種子貯蔵タンパク質
研究開始時の研究の概要

高温ストレス下で栽培されたコムギは、種子貯蔵タンパク質(Seed Storage Proteins, SSPs)が主要成分であるグルテンの弾力性が低下し小麦粉品質が低下する。申請者らは野生種に由来する高弾力性SSPs遺伝子を発見し、この遺伝子が座乗する1対の染色体を弾力性が低い麺用コムギに導入して、弾力性の高いパン用コムギを開発した。本研究ではこの遺伝子と僅かな周辺を含む染色体の微小領域をコムギへ導入し、高温ストレス下でも小麦粉品質が低下しないコムギの開発とそのメカニズムを解明する。

研究成果の概要

高温ストレス下で栽培されたコムギは、小麦粉生地の弾力性が低下し小麦粉品質が低下する。本研究の目的は、高温ストレス下でも小麦粉品質が低下しないコムギの開発とそのメカニズムを解明することである。
スーダンの高温地帯で栽培されている複数のコムギ実用品種の中から、高温ストレス下であっても弾力性に貢献するタンパク質の発現量変動が小さく、通常条件下の場合とほぼ同程度である品種を選抜できた。また、野生種由来の高弾力性をもたらす遺伝子をコムギへ導入できた。さらに、高温ストレス下でも種子形態を維持でき、小麦粉品質への影響が大きいデンプンの量や組成が変動しない系統を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで世界には、高温ストレス下でも栽培できるコムギ品種の報告はあり、私たちも高温ストレス下でも収量の減少が僅かなコムギを育成した。しかし、通常条件下と同等の収量を維持しながら高品質な小麦粉を作れる品種は現在まで皆無である。本研究で育成したコムギは、野生種に由来する遺伝子・染色体をもち、高温ストレス下で栽培された場合でも小麦粉生地の弾力性は低下せず、種子形態やデンプンの量・組成を維持できる。また本研究では人工交配によって遺伝子を導入したので、開発した育種素材は遺伝子組換え植物ではない。従って世界中で広く育種素材として利用できる。

報告書

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

    (14件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] Agricultural Research Corporation(スーダン)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Agricultural Research Corporation(スーダン)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Agricultural Research Corporation(スーダン)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Agricultural Research Corporation(スーダン)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Metabolic and transcriptomic profiling during wheat seed development under progressive drought conditions2023

    • 著者名/発表者名
      Mega Ryosuke、Kim June-Sik、Tanaka Hiroyuki、Ishii Takayoshi、Abe Fumitaka、Okamoto Masanori
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 15001-15001

    • DOI

      10.1038/s41598-023-42093-2

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhancing wheat flour quality through introgression of high-molecular-weight glutenin subunits from Aegilops tauschii accessions2022

    • 著者名/発表者名
      Ikram Elsadig Suliman Mohamed、Haruka Oe、Nasrein Mohamed Kamal、Hala Mohammed Mustafa、Yasir Serag Alnor Gorafi、Izzat Sidahmed Ali Tahir、Hisashi Tsujimoto、Hiroyuki Tanaka
    • 雑誌名

      Frontiers in Sustainable Food Systems

      巻: 6

    • DOI

      10.3389/fsufs.2022.887795

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Identification of Glu-D1 alleles and novel marker-trait associations for flour quality and grain yield traits under heat-stress environments in wheat lines derived from diverse accessions of Aegilops tauschii2022

    • 著者名/発表者名
      Ikram Elsadig Suliman Mohamed、Nasrein Mohamed Kamal、Hala Mohamed Mustafa、Modather Galal Abdeldaim Abdalla、Ashraf. M. A. Elhashimi、Yasir Serag Alnor Gorafi、Izzat Sidahmed Ali Tahir、Hisashi Tsujimoto、Hiroyuki Tanaka
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Science

      巻: 23 号: 19 ページ: 12034-12034

    • DOI

      10.3390/ijms231912034

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Expression of seed storage proteins responsible for maintaining kernel traits and wheat flour quality in common wheat under heat stress conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Hiroyuki、Gorafi Yasir S. A.、Fujita Motohiro、Sasaki Haruka、Tahir Izzat S. A.、Tsujimoto Hisashi
    • 雑誌名

      Breeding Science

      巻: 71 号: 2 ページ: 184-192

    • DOI

      10.1270/jsbbs.20080

    • NAID

      130008040496

    • ISSN
      1344-7610, 1347-3735
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Novel Loci for Kernel Hardness Appeared as a Response to Heat and Combined Heat-Drought Conditions in Wheat Harboring Aegilops tauschii Diversity2021

    • 著者名/発表者名
      Elhadi Gamila Mohamed Idris、Kamal Nasrein Mohamed、Gorafi Yasir Serag Alnor、Yamasaki Yuji、Ban Yusuke、Kato Keita、Tahir Izzat Sidahmed Ali、Ishii Takayoshi、Tanaka Hiroyuki、Tsujimoto Hisashi
    • 雑誌名

      Agronomy

      巻: 11 号: 6 ページ: 1061-1061

    • DOI

      10.3390/agronomy11061061

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 高温ストレス下のコムギ種子形態を維持するThinopyrum elongatum由来Eゲノム染色体の探索と利用2023

    • 著者名/発表者名
      小針大輔,田中裕之
    • 学会等名
      第15回中国地域育種談話会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Introgression of high-molecular-weight glutenin subunits from Aegilops tauschii improved wheat flour quality2022

    • 著者名/発表者名
      Ikram Elsadig Suliman Mohamed、Haruka Oe、Nasrein Mohamed Kamal、Hala Mohammed Mustafa、Yasir Serag Alnor Gorafi、Izzat Sidahmed Ali Tahir、Hisashi Tsujimoto、Hiroyuki Tanaka
    • 学会等名
      2nd International Wheat Congress
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アジアの高アミロースパンコムギが持つ可溶性デンプン合成酵素IIa型遺伝子の新規変異探索2021

    • 著者名/発表者名
      岡保賢士,田中悠,田中裕之
    • 学会等名
      第13回中国地域育種談話会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 成熟途上種子における乾燥ストレスが及ぼす分子的影響の解析2021

    • 著者名/発表者名
      妻鹿良亮,石井孝佳,田中裕之,安部史高,岡本昌憲
    • 学会等名
      第13回中国地域育種談話会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 小麦粉生地を弱くするThinopyrum elongatum由来4E染色体の添加による種子貯蔵タンパク質発現への影響とコムギ-4Eロバートソン型転座染色体の開発2020

    • 著者名/発表者名
      宮本和紀,小谷貴恵,佐久間俊,田中裕之
    • 学会等名
      第12回中国地域育種談話会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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