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東南アジアにおけるキャッサバモザイク病抵抗性品種の作出に向けた技術基盤の構築

研究課題

研究課題/領域番号 21KK0110
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
研究機関国立研究開発法人国際農林水産業研究センター (2022-2023)
国立研究開発法人理化学研究所 (2021)

研究代表者

徳永 浩樹  国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, 熱帯・島嶼研究拠点, 任期付研究員 (30768479)

研究分担者 湊 菜未  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (60843430)
キム オッキョン  東京農業大学, 農学部, 助教 (60737112)
関 原明  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (80281624)
研究期間 (年度) 2021-10-07 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
2025年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2024年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワードキャッサバ / キャッサバモザイク病 / 熱帯作物 / 東南アジア / Cassava mosaic virus
研究開始時の研究の概要

キャッサバは熱帯・亜熱帯地域で栽培される塊根作物である。キャッサバモザイク病 (CMD) は世界の作物病害のうち最も深刻なウイルス病の一つであり、生育を著しく抑制し収量を大きく減少させる。近年東南アジアにモザイクウイルスが侵入して深刻な被害を及ぼしている。本研究ではベトナム農業遺伝学研究所及びベトナムのフンロック農業研究センターと共同で、CMD抵抗性品種開発の為の基盤技術を確立する。CMD抵抗性を評価する方法を定め、DNAマーカー選抜及びゲノム編集の2つの分子育種戦略を立てる。抵抗性遺伝子の有効性を評価して、CMD抵抗性を付与する効率的かつ実用的な技術構築を目指す。

研究実績の概要

近年東南アジアではSri Lankan cassava mosaic virus (SLCMV) によるキャッサバモザイク病 (CMD)が甚大な被害をもたらしている。本研究ではアジアのキャッサバ普及品種にCMD抵抗性を効率的に付与する手法として(1) ゲノム編集技術と(2) DNAマーカーを利用した育種選抜技術の開発を国際共同研究で進めている。

1) ゲノム編集技術のターゲット候補として、他の植物でベゴモウイルスに対する抵抗性に関わることが知られるMRDK遺伝子(仮称)の機能解析を実施している。SLCMV感染性クローンをアグロインフィルトレーション法によりベンサミアナタバコに導入すると、接種葉より上部の葉において葉巻等の病徴やSLCMVのDNA-AおよびDNA-Bが検出される。一方、感染性クローンの接種3日前に、キャッサバのMRDK遺伝子の一過的発現ベクターを先行接種すると病徴やウイルスDNAの蓄積が軽減されたことから、MRDK遺伝子はSLCMVの全身感染に伴う病徴を抑制する機能を持つことが示唆された。現在、ベトナム遺伝学研究所 (AGI)と共同で候補遺伝子を35Sプロモーター下流で発現させた形質転換キャッサバを作出している。シロイヌナズナ又はキャッサバのMRDK遺伝子及び一部アミノ置換型を含めた4種類のベクターの形質転換を得た。

2) CMD抵抗性にDNAポリメラーゼのサブユニットの一つPOLD1が関わることが示唆された。現在ベトナムに導入されている複数のCMD抵抗性系統についてPOLD1遺伝子の配列を確認したところ、2タイプのアミノ酸変異のうちいずれかを持っていた為、それら変異アリルを識別するDNAマーカーを設計した。抵抗性系統と感受性系統の交配後代60個体についてDNAマーカーにより遺伝型の判別及び圃場でのCMD病徴の発生を調査して開発したマーカーの有効性を確認した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

令和4年度途中に研究代表者が所属機関を異動したことに伴い、ベトナムの研究機関も含めた5機関の共同研究契約の変更やキャッサバ研究材料の移転に関してのsMTAの締結やキャッサバ品種の移転にに時間を要した為、ゲノム編集技術の開発に遅れが生じている。一方、MRDK遺伝子の機能解析については新潟大とベトナム遺伝学研究所が概ね計画どおりに進めている。CMD抵抗性のDNAマーカーについては開発及び有効性の確認が当初の計画以上に早く進んでいる。

今後の研究の推進方策

昨年度提出した計画から概ね変更はないが、CMD抵抗性の評価およびスクリーニング方法の確立について下記の追加点がある。SLCMVの接種法を検討して、SLCMV感染性クローンを用いた接種法が有効であることが分かってきたが、新潟大で用いているSLCMVはカンボジアで広まっているSLCMVである。現在ベトナムでの材料移転についてのABS手続き次第であるが(現在確認中)、令和6年度改めてベトナム 国内で感染株の採取してベトナム由来のSLCMVの感染用ベクターを作製する計画である。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] 業遺伝学研究所/フンロック農業センター(ベトナム)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 農業遺伝学研究所/フンロック農業センター(ベトナム)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ベトナム農業遺伝学研究所/フンロック農業研究センター(ベトナム)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Fully sequencing the cassava full-length cDNA library reveals unannotated transcript structures and alternative splicing events in regions with a high density of single nucleotide variations, insertions?deletions, and heterozygous sequences2023

    • 著者名/発表者名
      Ezoe Akihiro、Iuchi Satoshi、Sakurai Tetsuya、Aso Yukie、Tokunaga Hiroki、Vu Anh Thu、Utsumi Yoshinori、Takahashi Satoshi、Tanaka Maho、Ishida Junko、Ishitani Manabu、Seki Motoaki
    • 雑誌名

      Plant Molecular Biology

      巻: 112 号: 1-2 ページ: 33-45

    • DOI

      10.1007/s11103-023-01346-4

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cassava mosaic disease and its management in Southeast Asia2021

    • 著者名/発表者名
      Uke Ayaka、Tokunaga Hiroki、Utsumi Yoshinori、Vu Nguyen Anh、Nhan Pham Thi、Srean Pao、Hy Nguyen Huu、Ham Le Huy、Lopez-Lavalle Luis Augusto Becerra、Ishitani Manabu、Hung Nguyen、Tuan Le Ngoc、Van Hong Nguyen、Huy Ngo Quang、Hoat Trinh Xuan、Takasu Keiji、Seki Motoaki、Ugaki Masashi
    • 雑誌名

      Plant Molecular Biology

      巻: - 号: 3 ページ: 301-311

    • DOI

      10.1007/s11103-021-01168-2

    • 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] Sri Lankan cassava mosaic virus (SLCMV) 蓄積量に対する抵抗性候補遺伝子の影響2024

    • 著者名/発表者名
      五十嵐竜士
    • 学会等名
      第76回北陸病害虫研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] トマトにおけるジェミニウイルス抵抗性遺伝子Ty-3aのSLCMVに対する影響評価2024

    • 著者名/発表者名
      森泉紀葉
    • 学会等名
      第76回北陸病害虫研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Sri Lankan cassava mosaic virusの感染性クローンを用いた接種法の検討2024

    • 著者名/発表者名
      中島悠稀
    • 学会等名
      第76回北陸病害虫研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of a resistance candidate gene on accumulation of Sri Lankan cassava mosaic virus (SLCMV)2024

    • 著者名/発表者名
      Ryushi Igarashi
    • 学会等名
      KAAB International Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 東南アジア諸国とのキャッサバ共同研究の成果と展望: キャッサバモザイク病(CMD)の脅威と対策2023

    • 著者名/発表者名
      徳永浩樹
    • 学会等名
      第二回キャッサバワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SLCMV感染Nicotiana benthamiana汁液を用いたキャッサバにおける新たな接種法の確立2023

    • 著者名/発表者名
      桶本和沙、湊菜未、徳永浩樹、内海好規、鵜家綾香、関原明、宇垣正志
    • 学会等名
      第75回北陸病害虫研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Sri Lankan cassava mosaic virus (SLCMV) に対する抵抗性候補遺伝子の評価2023

    • 著者名/発表者名
      五十嵐竜士、湊菜未、徳永浩樹、内海好規、鵜家綾香、石橋和大、関原明、宇垣正志
    • 学会等名
      第75回北陸病害虫研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of management systems for cassava mosaic disease in Southeast Asia by SATREPS project2021

    • 著者名/発表者名
      徳永浩樹
    • 学会等名
      The International Symposium on CMD Resistant Breeding
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-10-22   更新日: 2024-12-25  

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