| 研究課題/領域番号 |
19H02939
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| 研究機関 | 茨城大学 |
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研究代表者 |
安達 俊輔 茨城大学, 農学部, 助教 (30717103)
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| 研究分担者 |
松岡 信 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 教授 (00270992)
田中 佑 京都大学, 農学研究科, 助教 (50634474)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 光合成 / GWAS / イネ / 在来品種 / MIC-100 |
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| 研究実績の概要 |
作物の葉の光合成速度改良の手法の一つに、多数の品種パネルを用いたゲノムワイド関連解析 (GWAS) が挙げられる。出穂期や耐病性などの農業形質に対してGWASは一定の成果を上げているが、光合成研究における進捗は芳しくない。またSPAD値のような間接指標を用いたGWASは行われているが、光合成速度すなわちCO2同化速度そのものを指標とした解析は行われていない。この課題を解決するため、安達・田中は従来の光合成システムに比して葉1枚あたり測定時間を1/10以下に短縮した迅速光合成測定装置MIC-100を作成した。本研究で我々はMIC-100を用いてCO2同化速度に関わるGWASを行い、新規の光合成関連遺伝子の特定を目指す。さらに肥料条件とCO2同化速度の遺伝×環境相互作用を制御する新規ゲノム領域の特定を併せて行う。実施のための工夫として、在来・育成を含む日本のイネ198品種を測定対象とし、GWASでしばしば問題となる集団内遺伝構造の違いを最小化した。期待される成果は、日本イネの多様性に隠されたCO2同化速度に関わるゲノム領域を見出し、日本ならびに世界のイネ光合成改良に役立つ知見を提供することである。2019年度において、分げつ期の日本型水稲の間には約3倍程度の幅広いCO2同化速度の差異が認められ、在来品種に比較して育成品種が有意に高いCO2同化速度を示すこと、育成年次とともに僅かに光合成速度が上昇してきたことを示した。さらに、GWASによってCO2同化速度に関わる複数のピークが認められ、このうち第3染色体の領域では日本晴型のヌクレオチド多型を有する品種が変異型品種に比べて有意に光合成速度が高かった。また変異型品種には多数の在来品種が含まれていた。
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| 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
2019年度において198の日本型イネ品種パネルと迅速光合成測定装置MIC-100を用いて分げつ期にCO2同化速度に関わるGWASを実施した。その結果、日本型水稲の間には約3倍のCO2同化速度の差異が存在すること、在来品種に比較して育成品種の光合成速度が有意に大きいこと、育成年次とともに僅かに光合成速度が上昇してきたことが示された。なお北海道の品種はクラスターを形成し、本州の品種群に比較して明らかに高いCO2同化速度を示し、光合成速度の点において独特の品種育成がなされたことが示唆された。そこで北海道品種を除いた品種群を用いたGWASを行い、CO2同化速度に関わる複数のピークが認められた。このうち第3染色体の領域において、日本晴型のヌクレオチド多型を有する品種が変異型の多型を有する品種に比べて有意に光合成速度が高かった。また変異型品種には多数の在来品種が含まれていた。以上の結果は第3染色体の領域は近代品種育成の過程において繰返し利用され、光合成速度の向上に寄与したと考えられた。
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| 今後の研究の推進方策 |
2019年度の結果を確認するため、再度同じ品種パネルを利用してCO2同化速度に関わるGWASを実施する。さらにGWASで認められたゲノム領域の信頼性を高めるため、2品種間の交雑後代F2を用いた従来型のQTL解析を行う。交配品種は日本晴と候補ゲノム領域が変異型である在来品種を検討している。また閉鎖型光合成測定装置を用いたより詳細な光合成生理解析を併せて検討する。さらに、遺伝子候補の抽出後を見据えて、相補性検定のための形質転換体の実験系を確立する。
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