| 研究課題/領域番号 |
19K06009
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| 研究機関 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 |
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研究代表者 |
川東 広幸 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 次世代作物開発研究センター, ユニット長 (80373249)
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| 研究分担者 |
春日 重光 信州大学, 学術研究院農学系, 教授 (50345758)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ソルガム / 再生性 / 収量性増大 / バイオマス / 飼料作物 / C4植物 |
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| 研究実績の概要 |
ソルガム(Sorghum bicolor (L.) Moench)は、日本では牛の飼育用の飼料として利用される夏作物であり、国産飼料の自給率を上げるためにも重要な作物です。本研究ではソルガムの単位面積あたりの収穫量を上げるために、ソルガムの再生能力を上げる遺伝子と葉の面積を増大させる遺伝子とを決定し、それらの遺伝子が収量へどのような効果をもたらすか、その機能を解明することを目的として研究を行います。
我々はこれまでの研究で、再生性に優れ葉身長の長いスーダングラスの市販品種（GreenLeaf）と再生性が不良で葉身長の短いソルガム系統 （那系MS-3B）の交配後代から得られた組み換え自殖系統を用いて、再生性に関与する量的形質遺伝子座（Quantitative trait locus、以下QTL）で、第10染色体に座乗するqRG10と葉身長を伸長させることで葉面積を増大させるQTL(qLL10)を見いだしていました。
2020年度も2019年度と同様にソルガムの再生性qRG10についてはGreenleafと那系MS-3Bの交配集団を使用し、研究を行いました。また、葉面積qLL10については2020年度も葉身長の長いJN43と短い那系MS-3Bの残存ヘテロ領域を持つ戻し交雑系統後代を使用して、遺伝子の座乗領域を狭める作業を行いました。
ソルガム集団の栽培、表現形質測定は信州大学農学部で行い、DNAマーカーを利用した遺伝子解析は農研機構にて実施しました。その結果、再生性qRG10のQTLを約1.2M、用面積qLL10については250kbの領域に絞り込むことができました。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究では第10染色体短腕の異なる位置に座乗するqRG10及びqLL10の座乗領域を狭めるためのマッピングを実施しました。再生性qRG10及び葉長qLL10は共にソルガム第10染色体短腕の比較的近い位置に座乗しています。
2019年度に続いて2020年度も再生性に対する圃場試験を行いましたが、気象条件の影響などから、再生性の試験結果のばらつきが大きく、候補領域を狭めるには至りませんでした。そこで、候補領域が固定した系統を利用して次世代シーケンサーを利用した候補領域のゲノム配列の検定を実施しました。その結果、第10染色体の候補領域のゲノムが予想どおり固定されていることが確認されました。この領域内に77個の候補遺伝子が存在しました。それらの遺伝子転写産物における遺伝子の変異比較を実施し、遺伝子の機能として、中程度及び重篤な影響を与える変異の数が1つ以上異なる遺伝子が42、合計53ヶ所見いだすことができました。
また、葉面積についてはJN43と那系MS-3B由来の集団を利用し、2019年度、2020年度の栽培実験の結果から、qLL10の候補領域を約1.2Mから約250ｋに大幅に絞り込むことができました。この領域内には候補遺伝子が12個存在していました。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度はJN43と那系MS-3Bの持つ戻し交雑系統後代から選抜された個体からの種子を用いて信州大学にて圃場栽培調査を行い、表現型の確認を行う計画です。今年度についても新型コロナウイルス対策のために人的資源の不足や作業上の混乱、遅延が発生する恐れがあることから、後代検定による表現型の確認を基本として実施する予定です。
また、前年度から持ち越した課題として、遺伝子発現解析があります。第10染色体が固定された系統を用いて、mRNA seqによる遺伝子発現解析を行い、再生性に付与する遺伝子の解析を実施する計画です。これについても、新型コロナウイルスの流行などが見られた場合には、適宜見直しつつ実験を遂行する予定です。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
理由：ｍRNAseq解析の費用が高額であるため、必要なデータを得るためにはサンプル数を絞りかつ必要な数の解析をまとめて同一条件で実施する必要があります。そのための準備として2019年度、2020年度の栽培試験結果から染色体固定系統を選抜しました。2020年度の冬季にソルガムの栽培実験を行ったところ、温度条件及び光条件の不良から生育に障害がみられました。良好な栽培条件を得るには温度条件、光条件がソルガムに適した春から夏にかけて実験を実施する実施する必要が考えられました。また、年度末の事務的処理の状況及びmRNAseq解析費用を確保するために必要がある点から、資金を次年度使用としました。
計画：2020年度夏季のソルガム栽培試験結果をもって固定系統を選抜しました。2021年度春から夏の時期に選抜系統を温室条件下で管理栽培し、当該サンプルを得た後mRNA seq解析を実施する予定です。
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