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2012 年度 実績報告書

ゲノミックセレクションを活用した革新的作物育種システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 22380010
研究機関東京大学

研究代表者

岩田 洋佳  東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (00355489)

研究分担者 江花 薫子  独立行政法人農業生物資源研究所, 遺伝資源センター多様性活用研究ユニット, 主任研究員 (00370643)
林 武司  独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 中央農業総合研究センター情報利用研究領域, 上席研究員 (70370674)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードゲノミックセレクション / 作物育種 / 選抜方式 / 量的遺伝子座(QTL) / イネ / 一塩基多型(SNP) / 機械学習 / 育種シミュレーション
研究概要

ゲノムワイドマーカーをもとに未知の系統の遺伝的能力を予測して選抜を行うゲノミックセレクション(GS)を応用した高効率な作物育種システムの構築を目指して以下の研究を行った。
(1)複数形質間の遺伝的・生理的制約による相関関係など、複雑な要因を考慮した予測モデルの開発:形質間に遺伝相関が見られる場合には、それらの形質を同時に予測することで精度が上がると考えられる。ベイズモデルにより複数形質を同時に予測する手法を構築し、シミュレーションにより精度評価を行い、その有効性を確認した。また、玄米の形状のように多次元データとして計測されるデータを予測するために主成分分析とベイズモデルを組み合せた解析法を開発した。同手法を複数ソースから得られたイネ遺伝資源データに適用し、高い精度で玄米形を予測できることを確認した。
(2)育種シミュレーションシステムの構築と効率的GS育種システムの探索:昨年度までに構築した育種シミュレーションシステムを用いて、様々な条件下でGS利用育種の効率評価を行った。その結果、花粉親を選抜できない他殖の集団選抜では、GSにより花粉親由来ゲノムの選抜が可能となり大幅に効率が向上することが分かった。また、自殖性作物では、GSを用いた循環選抜は、優良個体の相互交配により、従来の系統育種法を大きく上回る効率が期待できることが分かった。
(3)GS予測システムと交配シミュレーションシステムを組み合せた優良交配親組合せ決定システム:GS予測システムと(2)で構築された交配シミュレーションシステムを組み合せて、ある品種を組合せて交配した際にどのような後代が得られるかを予測するシステムを構築した。また、このシステムをイネのF2集団の出穂の分離の予測に適用し、システムの有効性を確認した。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (17件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Potential of genomic selection for mass selection breeding in annual allogamous crops2013

    • 著者名/発表者名
      Yabe S, Ohsawa R, Iwata H
    • 雑誌名

      Crop Science

      巻: 53 ページ: 95-105

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Bayesian method and its variational approximation for prediction of genomic breeding values in multiple traits2013

    • 著者名/発表者名
      Hayashi T, Iwata H
    • 雑誌名

      BMC Bioinformatics

      巻: 14 ページ: 34

    • DOI

      10.1186/1471-2105-14-34

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Potential assessment of genome-wide association study and genomic selection in Japanese pear Pyrus pyrifolia2013

    • 著者名/発表者名
      Iwata H, Hayashi T, Terakami S, Takada N, Sawamura Y, Yamamoto T
    • 雑誌名

      Breeding Science

      巻: 63 ページ: 125-140

    • DOI

      10.1270/jsbbs.63.125

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 「ゲノム育種」再び. 次世代シークエンサーは新しい育種の扉を開くのか?2012

    • 著者名/発表者名
      岩田 洋佳
    • 雑誌名

      作物研究

      巻: 57 ページ: 77-82

  • [学会発表] ゲノミックセレクションモデルに基づくイネF2集団における出穂期分離の予測2013

    • 著者名/発表者名
      岩田洋佳、吉岡拓磨、小野木章雄、江花薫子、林武司、山崎将紀
    • 学会等名
      日本育種学会 第123回講演会
    • 発表場所
      東京農業大学(東京)
    • 年月日
      20130327-20130328
  • [学会発表] ゲノムワイドモデルおよびQTLモデルを用いたイネ戻し交雑近交系の開花フェノロジー予測2013

    • 著者名/発表者名
      渡部真哉、望月俊宏、林武司、中川博視、長谷川利拡、岩田洋佳
    • 学会等名
      日本育種学会 第123回講演会
    • 発表場所
      東京農業大学(東京)
    • 年月日
      20130327-20130327
  • [学会発表] ゲノミクスとフェノミクスで育種を加速する2013

    • 著者名/発表者名
      岩田洋佳
    • 学会等名
      第15回農業情報研究会
    • 発表場所
      秋葉原コンベンションホール(東京)
    • 年月日
      20130312-20130312
    • 招待講演
  • [学会発表] ゲノム情報から形態を予測する2013

    • 著者名/発表者名
      岩田洋佳、江花薫子、宇賀優作、林武司
    • 学会等名
      日本生態学会第60回大会
    • 発表場所
      静岡県コンペンションアーツセンター(静岡)
    • 年月日
      20130305-20130305
  • [学会発表] 地域環境に最適化したゲノム育種を実現するために2013

    • 著者名/発表者名
      岩田洋佳
    • 学会等名
      北農研生物工学部会
    • 発表場所
      北海道農研センター(北海道)
    • 年月日
      20130201-20130201
    • 招待講演
  • [学会発表] Genomic prediction of trait segregation in progeny populations: examples in Japanese pear and rice2013

    • 著者名/発表者名
      Iwata H, Hayashi T, Yoshioka T, Yamasaki M, Ebana K, Terakami S, Takada N, Saito T, Yamamoto T
    • 学会等名
      Plant and Animal Genome XXI
    • 発表場所
      アメリカ合衆国、サンディエゴ
    • 年月日
      20130112-0116
  • [学会発表] ゲノミクス+フェノミクスで育種を加速する2012

    • 著者名/発表者名
      岩田洋佳
    • 学会等名
      農業情報学会2012年度秋期シンポジウム「スマート農業」
    • 発表場所
      十勝プラザ(北海道)
    • 年月日
      20121003-20121003
    • 招待講演
  • [学会発表] ゲノムワイドマーカーを活用した効率的果樹育種の実現に向けて2012

    • 著者名/発表者名
      岩田洋佳
    • 学会等名
      平成24年度果樹バイテク研究会
    • 発表場所
      弘前商工会議所会館(青森)
    • 年月日
      20121001-20121002
    • 招待講演
  • [学会発表] 推定ハプロタイプ情報を用いたゲノミックセレクションの精度:ニホンナシデータにおける検証2012

    • 著者名/発表者名
      岩田洋佳、林武司、寺上伸吾、高田教臣、斎藤寿広、山本俊哉
    • 学会等名
      日本育種学会 第122回講演会
    • 発表場所
      京都産業大学(京都)
    • 年月日
      20120914-20120915
  • [学会発表] ゲノミックセレクションのための統計手法2012

    • 著者名/発表者名
      岩田洋佳
    • 学会等名
      日本育種学会 第122回講演会
    • 発表場所
      京都産業大学(京都)
    • 年月日
      20120914-20120914
  • [学会発表] 日本イネ育種におけるゲノミックセレクションの有効性:シミュレーション研究による評価2012

    • 著者名/発表者名
      矢部志央理、山崎将紀、江花薫子、岩田洋佳
    • 学会等名
      日本育種学会 第122回講演会
    • 発表場所
      京都産業大学(京都)
    • 年月日
      20120914-20120914
  • [学会発表] 構造方程式モデル(SEM)による他形質間の因果関係の推定:出穂期遺伝子の直接的・間接的影響を分離できるか2012

    • 著者名/発表者名
      小野木章雄、出田収、江花薫子、吉岡拓磨、山崎将紀、岩田洋佳
    • 学会等名
      日本育種学会 第122回講演会
    • 発表場所
      京都産業大学(京都)
    • 年月日
      20120914-20120914
  • [学会発表] トマト商用F1品種を用いたゲノミックセレクション予測モデル構築の試み2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木晶統、松永啓、大山暁男、福岡浩之、岩田洋佳
    • 学会等名
      日本育種学会 第122回講演会
    • 発表場所
      京都産業大学(京都)
    • 年月日
      20120914-20120914
  • [学会発表] ゲノミクスとモルフォメトリクスの融合:植物形状の体系的改良に向けて2012

    • 著者名/発表者名
      岩田洋佳、江花薫子、宇賀優作、林武司
    • 学会等名
      第22回 日本数理生物学会 年会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス(岡山)
    • 年月日
      20120910-20120910
  • [学会発表] Potential of genomic selection for mass selection breeding in allogamous crops for traits requiring selection before or after pollination2012

    • 著者名/発表者名
      Yabe S, Ohsawa R, Iwata H
    • 学会等名
      XVth Meeting of the EUCARPIA Section - Biometrics in Plant Breeding -
    • 発表場所
      ドイツ、シュツットガルト
    • 年月日
      20120905-20120907
  • [学会発表] Prediction accuracy of rice agronomic traits using genome-wide markers and functional nucleotide polymorphisms under single- and multi-trait modeling2012

    • 著者名/発表者名
      Akio O, Ideta O, Ebana K, Yoshioka T, Yamasaki M, Iwata H
    • 学会等名
      XVth Meeting of the EUCARPIA Section - Biometrics in Plant Breeding -
    • 発表場所
      ドイツ、シュツットガルト
    • 年月日
      20120905-20120905
  • [学会発表] Genomic prediction of promising crosses based on genome-wide marker and phenotype data of parental varieties: a case study in Japanese pear Pyrus pyrifolia2012

    • 著者名/発表者名
      Iwata H, Hayashi T, Terakami S, Takada N, Saito T, Yamamoto T
    • 学会等名
      XVth Meeting of the EUCARPIA Section - Biometrics in Plant Breeding -
    • 発表場所
      ドイツ、シュツットガルト
    • 年月日
      20120905-20120905

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公開日: 2014-07-24  

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