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2021 年度 実績報告書

ムギ類種子休眠性遺伝子の分子進化機構の解明と精密育種技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H00943
研究機関岡山大学

研究代表者

佐藤 和広  岡山大学, 資源植物科学研究所, 教授 (60215770)

研究分担者 安倍 史高  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 作物研究部門, 主任研究員 (30370547)
大西 一光  帯広畜産大学, 畜産学部, 准教授 (50526704)
久野 裕  岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (70415454)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワードゲノム編集 / 遺伝解析 / 育種技術
研究実績の概要

1)Qsd1の解析と制御:a)野生オオムギと栽培オオムギのQsd1配列では4つのアミノ酸置換が確認されている。このアレル別の過剰発現個体の形質転換体の種子休眠性に対する効果を確認するための温室内栽培を継続実施した。b)オオムギQsd1のゲノム編集によって得られた変異体の効果を解析し、その効果について論文出版した。c)コムギのゲノム編集技術を用いて、作出した3つのサブゲノムのQsd1をそれぞれ改変した個体の野外栽培を2021年11月から実施中である。d)Qsd1変異体におけるタンパク質と休眠性の関連については継続実験中である。e)コムギの主要品種「春よ恋」と「きたほなみ」の人為突然変異集団からQsd1配列の変異体をTILLING法で選抜し、サブゲノム変異体の効果の確認作業を進めている。
2)他の遺伝子の解析と制御:a)ゲノム編集によるオオムギQsd2遺伝子の改変によって、自然変異以外の変異体の作成と種子休眠性に対する効果を確認した。さらに、1)b)で作成したQsd1のゲノム編集個体との集積効果確認し、その成果を論文出版した。b)イネを中心に、ムギ類以外の種子休眠性同祖遺伝子のコムギのゲノム編集を試みているが、明確な効果は検出できていない。
3)遺伝子進化相互作用解析:a)新規にGenotype by Sequence法で作出する約7万のマーカーによってオオムギ約4千系統についてのゲノムワイドアソシエーション解析(GWAS)のマーカー解析を終了し、解析のためのパイプライン構築が終了した。b)休眠型のqsd1を持っているにもかかわらず休眠しないエチオピア在来品種と「はるな二条」(休眠短)の交雑、野生オオムギ( 休眠長)と「はるな二条」の交雑、野生オオムギとエチオピア品種の交雑に由来するQTL解析を反復実施し、マーカー解析が終了した。

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

オオムギの形質転換体およびゲノム編集による種子休眠性の変異体作成は順調である。TaQsd1編集コムギについては、ゲノム編集に用いた品種に加えて、栽培品種の遺伝背景に戻し交配により導入した材料の作成が完了し、野外試験を開始している。マーカー作成は海外への委託分析およびデータ取得は完了したが、解析のパイプラインの設定が終了したところで、具体的な解析は最終年度に進める予定である。

今後の研究の推進方策

今後の研究の推進に大きな問題はなく、成果の出版も順調である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] IPK/PGSB(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      IPK/PGSB
  • [雑誌論文] Regulation of germination by targeted mutagenesis of grain dormancy genes in barley2021

    • 著者名/発表者名
      Hisano Hiroshi、Hoffie Robert E.、Abe Fumitaka、Munemori Hiromi、Matsuura Takakazu、Endo Masaki、Mikami Masafumi、Nakamura Shingo、Kumlehn Jochen、Sato Kazuhiro
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology Journal

      巻: 20 ページ: 37~46

    • DOI

      10.1111/pbi.13692

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Chromosome-scale genome assembly of the transformation-amenable common wheat cultivar ‘Fielder’2021

    • 著者名/発表者名
      Sato Kazuhiro、Abe Fumitaka、Mascher Martin、Haberer Georg、Gundlach Heidrun、Spannagl Manuel、Shirasawa Kenta、Isobe Sachiko
    • 雑誌名

      DNA Research

      巻: 28 ページ: dsab008

    • DOI

      10.1093/dnares/dsab008

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Germplasm evaluation for crop improvement: Analysis of grain quality and cadmium accumulation in barley2021

    • 著者名/発表者名
      Sato Kazuhiro、Takeda Kazuyoshi、Ma Jian Feng
    • 雑誌名

      Journal of Cereal Science

      巻: 101 ページ: 103297~103297

    • DOI

      10.1016/j.jcs.2021.103297

    • 査読あり
  • [学会発表] オオムギ種子休眠遺伝子の標的変異導入による発芽の制御2021

    • 著者名/発表者名
      久野裕・Robert Hoffie・安倍史高・宗森広美・松浦恭和・遠藤真咲・三上 雅史・中村信吾・Jochen Kumlehn・ 佐藤 和広
    • 学会等名
      第38回日本バイオテクノロジー学会
  • [学会発表] オオムギ種子休眠遺伝子の標的変異導入による発芽制御2021

    • 著者名/発表者名
      久野裕・Robert Hoffie・安倍史高・宗森広美・松浦恭和・遠藤真咲・三上 雅史・中村信吾・Jochen Kumlehn・ 佐藤 和広
    • 学会等名
      育種学会第140回講演会
  • [学会発表] コムギ品種「Fielder」の染色体スケールジェノムアッセンブリ2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤和広・安倍史高・白澤健太・磯部祥子
    • 学会等名
      育種学会第140回講演会
  • [学会発表] 種子休眠性を改変したゲノム編集コムギの野外栽培実験の紹介2021

    • 著者名/発表者名
      加星光子・安倍史高・蝶野真喜子・森山力・田部井豊・久野裕・佐藤和広
    • 学会等名
      第14回穂発芽研究会
  • [学会発表] 休眠性を改変したゲノム編集コムギの野外栽培試験2021

    • 著者名/発表者名
      加星光子・安倍史高・蝶野真喜子・森山力・田部井豊・久野裕・佐藤和広
    • 学会等名
      第16回ムギ類研究会
  • [産業財産権] はるな二条Qsd12019

    • 発明者名
      佐藤和広
    • 権利者名
      佐藤和広
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      品種登録、第28938号

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公開日: 2022-12-28  

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