葉のステイグリーンと植物環境適応のミッシングリンク解明

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K19343
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 坂本 亘 岡山大学, 資源植物科学研究所, 教授 (20222002)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: 形質評価 / QTL / ソルガム / 葉の老化 / 遺伝育種学

研究実績の概要

本研究では、大型の作物ソルガムが持つ、早枯れ性とステイグリーン性を決定する量的形質遺伝子(QTL)を様々な手法を用いて同定し、野外環境における葉のライフスパンと環境応答の新たな相互作用を遺伝素因として明らかにする。
材料として、グレインソルガムBTx623とたかきびNOGの交雑後代による組換え自殖系統 (RIL)約200個体の集団を用いた。この集団では、F6世代212個体のNGS解析により約4,000のSNPマーカーによる高密度のジェノタイピングと遺伝子地図の作成を完了しており、ステイグリーン形質のQTL解析が可能である。網室で栽培したF10およびF11集団のステイグリーンを目視により調べ、QTL解析したところ、5番染色体の大きなQTLを検出することができた。一方で、幼苗や圃場栽培でのステイグリーン測定におけるQTLでは同じピークが観察されなかったので、このQTL遺伝子とステイグリーンには何らかの環境要因が関係する可能性が考えられた。
本解析で得られたQTLは、有機リン系殺虫剤（スミチオン）にNOGが感受性、BTx623が抵抗性であることを用いたQTL解析で検出されるピークとほぼ同じ位置にあることがわかり、スミチオンで誘導される細胞死と網室栽培で検出されるステイグリーンが同じ機構で何らかの環境シグナルを認識していることが推測された。BTx623の全ゲノム情報と、NOGのリシーケンス情報を比較して該当するDNA領域を調べたところ、4つ程度の原因遺伝子に絞られ、そのうちの１つがNOGで欠失していることが明らかになった。この遺伝子とステイグリーン性およびスミチオン耐性の連鎖関係による原因遺伝子の特定が今後の課題として残されたが、本DNA領域は既報のステイグリーン遺伝子Stg4とも近い領域にあり、ステイグリーン決定遺伝子であることが推察された。

研究成果

• [国際共同研究] ジョモケニアッタ農工大学(ケニア)
  • 国名: ケニア
  • 外国機関名: ジョモケニアッタ農工大学
• [雑誌論文] RAD-seq-Based High-Density Linkage Map Construction and QTL Mapping of Biomass-Related Traits in Sorghum Using a Japanese Landrace Takakibi NOG (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Kajiya-Kanegae1, Hideki Takanashi, Masaru Fujimoto, Motoyuki Ishimori, Norikazu Ohnishi, Fiona Wacera W., Everlyne A. Omollo, Masaaki Kobayashi, Kentaro Yano, Michiharu Nakano, Toshiaki Kozuka, Makoto Kusaba, Hiroyoshi Iwata, Nobuhiro Tsutsumi, Wataru Sakamoto
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 61 ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthetic Responses to High Temperature and Strong Light Suggest Potential Post-flowering Drought Tolerance of Sorghum Japanese Landrace Takakibi (2019)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi Norikazu、Wacera W. Fiona、Sakamoto Wataru
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 60 ページ: 2086～2099
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz107
  • 査読あり
• [学会発表] Genetic dissection of aphid resistance in a sorghum cultivar (2020)
  • 著者名/発表者名: Everlyne Omollo, Norikazu Ohnishi, Murage Hunja, Hiromi Kanegae, Ivan Galis, Wataru Sakamoto
  • 学会等名: 日本育種学会第137回講演会
• [学会発表] QTL analysis of stay green in sorghum using a RIL population derived from Takakibi NOG (2020)
  • 著者名/発表者名: 荊 子桓、坂本 亘
  • 学会等名: 日本育種学会第137回講演会
• [学会発表] たかきびRILのイオノームを用いたソルガム種子の元素含量に関するQTL解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: ワセラ フィオナ ，藤原 徹，山崎 清志，高梨 秀樹，堤 伸浩，鐘ヶ江 弘美，坂本 亘
  • 学会等名: 日本育種学会第137回講演会
• [学会発表] Genetic Dissection of Apid Resistance in a Sorghum Cultivar (2019)
  • 著者名/発表者名: Everlyne Omollo, Ivan Galis, 坂本 亘
  • 学会等名: 第10回ソルガムワークショップ
• [学会発表] Identification of a stay-green gene in sorghum (2019)
  • 著者名/発表者名: 荊 子桓、坂本 亘
  • 学会等名: 第10回ソルガムワークショップ