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2014 年度 実績報告書

世界のイネコアコレクションからハイブリッドライス育種重要形質の分子遺伝学的抽出

研究課題

研究課題/領域番号 26292002
研究機関東北大学

研究代表者

鳥山 欽哉  東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (20183882)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード育種学 / 遺伝学 / 遺伝子 / ゲノム / 植物
研究実績の概要

F1ハイブリッドライスの育種に使われる雄性不稔性細胞質の多様化とF1採種効率の良い育種母本を育成するための分子基盤を構築することを目的とした。農業生物資源ジーンバンクNIASコアコレクション世界のイネ69品種を材料とし、ハイブリッドライスを育種するための重要形質として、細胞質雄性不稔性のミトコンドリアを保有するのかの調査、および、柱頭露出性等の花器形質について調査した。
(1) 細胞質雄性不稔性: NIASコアコレクション世界のイネ(WRC)の中の31品種について、CMS原因遺伝子候補(orf352, orf113, orf307)の有無を調査したところ、3品種についてorf352を検出したが、orf113, orf307を保持する品種はなかった。17品種のWRCに「台中65号」の戻し交雑を行った後代(主にBC5F1)について、種子稔性を調査したところ、新規CMSの候補としてWRC20, WRC23, WRC27, WRC36を見出した。また、新規RFを持つ系統の候補としてWRC23, WRC41を見出した。
(2) 柱頭露出性等の花器形質:25品種のWRCについて穎花の写真を撮影し、データベースとして東北育種研究集会で発表した。柱頭露出性の高い(60%以上)品種として、WRC05, WRC45, WRC62, WRC64, WRC97を見出した。
(3) WRC05についてCSSL計41系統の柱頭露出を観察したところ、CSSL3204の柱頭露出率が高い(34%)ことがわかり、第2染色体または第3染色体に柱頭露出に関わるQTLが存在すると予測された。

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

細胞質雄性不稔性について新規CMSの候補と4系統、新規RFを持つ系統候補を2系統選抜することができ、当初の計画以上に進展したた。柱頭露出性等の花器形質についてWRC05についての解析が計画通り達成できた。柱頭露出性等の花器形質についてWRC45についての解析がやや遅れている。全体的に見ると概ね順調に進展していると判断される。

今後の研究の推進方策

細胞質雄性不稔性:NIASコアコレクション世界のイネ69品種に「台中65号」の戻し交雑を行い、細胞質置換系統を作出する計画であるので、これを継続する。特に、新規CMSの候補として見出した4系統について、台中65号の戻し交雑を進め、細胞質雄性不稔性であることを確認する。ミトコンドリア遺伝子を解析し、CMS原因遺伝子を明らかにする。新規稔性回復遺伝子を持つ系統の候補として見出したWRC23とWRC41について稔性回復遺伝子の遺伝学的解析を行う。

柱頭露出性等の花器形質:WRC45 x T65のF2の中で、特に柱頭露出率が高い個体を3個体選抜したので、これらにT65を交雑した後代の柱頭露出率を調査する。各染色体5個以上のDNAマーカーについてジェノタイピングを行い、柱頭露出に関わるWRC45の領域を明らかにする。柱頭露出率が高かっWRC05とコシヒカリ由来のCSSL系統3204 x コシヒカリの後代を展開して、柱頭露出性に関わる遺伝子のファインマッピングを行う。

次年度使用額が生じた理由

世界のイネコアコレクションのWRC45はジャポニカタイプの短粒種であるにもかかわらず、高い柱頭露出性を示したので、その原因遺伝子は既報の長粒遺伝子GS3(Takano-Kai et al 2011)とは異なると考え、WRC45 x台中65号のF2を展開してQTL解析を試みた.
しかし、SSRマーカー 264個について調査したところ 多型を示すマーカーは 23個であった。マーカー数が少なく、QTLマッピング実験が計画通り進まなかった。次世代シークエンサーを用いてDNAマーカーを作成する必要があると考えたので、次年度に次世代シークエンサー受託解析用の費用を確保することとしたため。

次年度使用額の使用計画

SNPをマーカーとして利用するため、シークエンス情報に基づき、dCAPSマーカーなどを作成する。DNAマーカー数を増やすことでQTL解析を推進する。次年度使用額はこのために使用する計画である。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A candidate factor that interact with RF2, a restorer of fertility of Lead rice-type cytoplasmic male sterility in rice2014

    • 著者名/発表者名
      Fujii S, Kazama T, Ito Y, Kojima S, Toriyama K
    • 雑誌名

      Rice

      巻: 7-21 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1186/s12284-014-0021-6

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A fertility restorer gene Rf4 widely used for hybrid rice breeding encodes a pentatricopeptide repeat protein2014

    • 著者名/発表者名
      Kazama T, Toriyama K
    • 雑誌名

      Rice

      巻: 7-28 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1186/s12284-014-0028-z

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 世界のイネ・コアコレクション(WRC)における柱頭露出性2014

    • 著者名/発表者名
      川出 駿・鳥山欽哉
    • 学会等名
      第9回東北育種研究集会
    • 発表場所
      岩手大学農学部(岩手県盛岡市)
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-15
  • [学会発表] ミトコンドリアゲノムタイプと核遺伝子の組み合わせによって決まるイネの花粉発達2014

    • 著者名/発表者名
      風間智彦・鳥山欽哉
    • 学会等名
      国立遺伝学研究所オルガネラゲノム研究集会
    • 発表場所
      国立遺伝学研究所(静岡県三島市)
    • 年月日
      2014-11-07 – 2014-11-07
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of cytoplasmic male sterile IR24 using CW-CMS/Rf17 system2014

    • 著者名/発表者名
      Toriyama, K., Kazama, T.
    • 学会等名
      4th International Rice Congress
    • 発表場所
      Bangkok, Thailand
    • 年月日
      2014-10-27 – 2014-11-01
  • [学会発表] WA 型細胞質雄性不稔性イネに対する稔性回復遺伝子Rf4はPPRタンパク質をコードする2014

    • 著者名/発表者名
      風間智彦・鳥山欽哉
    • 学会等名
      日本育種学会第126回講演会
    • 発表場所
      南九州大学(宮崎県都城市)
    • 年月日
      2014-09-26 – 2014-09-27
  • [学会発表] LD型細胞質雄性不稔イネに対する稔性回復因子RF2複合体の探索2014

    • 著者名/発表者名
      藤井慎也・風間智彦・藤原正幸・鳥山欽哉
    • 学会等名
      日本育種学会第126回講演会
    • 発表場所
      南九州大学(宮崎県都城市)
    • 年月日
      2014-09-26 – 2014-09-27
  • [学会発表] イネRT98型細胞質雄性不稔性に対する稔性回復遺伝子のファインマッピング2014

    • 著者名/発表者名
      五十嵐圭介・村田隼人・風間智彦・本村恵二・鳥山欽哉
    • 学会等名
      日本育種学会第126回講演会
    • 発表場所
      南九州大学(宮崎県都城市)
    • 年月日
      2014-09-26 – 2014-09-27
  • [学会発表] イネRT102型細胞質雄性不稔性に対する稔性回復遺伝子のファインマッピング2014

    • 著者名/発表者名
      岡崎真之・村田隼人・風間智彦・本村恵二・鳥山欽哉
    • 学会等名
      日本育種学会第126回講演会
    • 発表場所
      南九州大学(宮崎県都城市)
    • 年月日
      2014-09-26 – 2014-09-27
  • [学会発表] イネRT98型細胞質雄性不稔性ミトコンドリアが保持するorf113の解析2014

    • 著者名/発表者名
      五十嵐圭介・風間智彦・本村恵二・鳥山欽哉
    • 学会等名
      第32回日本植物細胞分子生物学会大会
    • 発表場所
      岩手県盛岡市
    • 年月日
      2014-08-21 – 2014-08-22
  • [学会発表] ミトコンドリアに起因する植物の不妊を回避する核因子の探索2014

    • 著者名/発表者名
      風間智彦・長恵理子・鳥山欽哉
    • 学会等名
      第3回マトリョーシカ型生物学研究会
    • 発表場所
      神戸大学六甲台キャンパス(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2014-07-11 – 2014-07-13
  • [学会発表] RT98型CMS細胞質が保持するorf113の特異性調査2014

    • 著者名/発表者名
      五十嵐圭介・風間智彦・本村恵二・鳥山欽哉
    • 学会等名
      イネ遺伝学・分子生物学ワークショップ2014
    • 発表場所
      東京大学農学部(東京都文京区)
    • 年月日
      2014-07-11 – 2014-07-12
  • [学会発表] イネLD型細胞質雄性不稔系統に対する稔性回復因子複合体の探索2014

    • 著者名/発表者名
      藤井慎也・風間智彦・藤原正幸・鳥山欽哉
    • 学会等名
      イネ遺伝学・分子生物学ワークショップ2014
    • 発表場所
      東京大学農学部(東京都文京区)
    • 年月日
      2014-07-11 – 2014-07-12
  • [学会発表] 細胞質雄性不稔性イネの稔性回復遺伝子によるミトコンドリアRNAのプロセシング2014

    • 著者名/発表者名
      鳥山欽哉・風間智彦
    • 学会等名
      イネ遺伝学・分子生物学ワークショップ2014
    • 発表場所
      東京大学農学部(東京都文京区)
    • 年月日
      2014-07-11 – 2014-07-12
  • [学会発表] 植物のメス化:ミトコンドリアが花粉を殺す?2014

    • 著者名/発表者名
      風間智彦・鳥山欽哉
    • 学会等名
      第二回YoungMito2014
    • 発表場所
      大阪府箕面市
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-23
  • [備考] 環境適応生物工学研究室

    • URL

      http://www.agri.tohoku.ac.jp/bioadp/PukiWiki/index.php?FrontPage

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公開日: 2016-06-01  

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