エリアンサス遺伝資源データベース

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JIRCAS-Erianthus データベースにようこそ

 

 

 JIRCAS-Erianthusデータベースは、国際農林水産業研究センター(国際農研)のサトウキビプロジェクトにおいて、国際農研とコンケン畑作物研究センター(KKFCRC)が共同で収集した、タイのサトウキビ近縁属遺伝資源エリアンサス(エリアンサスとはタイのエリアンサス遺伝資源、を参照)の形態特性や農業特性の情報を掲載しています。エリアンサスは、サトウキビの育種素材やバイオマス作物として非常に魅力的な特徴を具えていますが、効果的な利用に必要な基礎情報が不足しています。本データベースは、タイに存在するエリアンサス遺伝資源の多様な基礎情報を提供することで、タイはもとより、世界的なエリアンサス利用の促進に貢献することを目的として作成しました。

 

 

Welcome to the JIRCAS-Erianthus Database

 

 The JIRCAS-Erianthus database is open-access database providing information relating to the morphological and agronomic characteristics of Erianthus germplasm in Thailand (for details see "What is Erianthus ?" and "Thai Erianthus germplasm"). These morphological and agronomic characteristics were characterized and evaluated as part of the JIRCAS sugarcane breeding project conducted by JIRCAS and the Khon Kaen Field Crops Research Center (KKFCRC) in Thailand. This database was developed to enhance the utilization of the wide genetic diversity of Erianthus germplasm for the purposes of sugarcane breeding, research work, and biomass utilization in Thailand and other countries.

 


タイのエリアンサス(写真提供:杉本明)
Erianthus in Thailand (Photo by A. Sugimoto)

 


 

 

エリアンサスとは

 

 エリアンサス属植物は、C4型光合成を行う熱帯原産のイネ科多年生草本で、サトウキビの近縁遺伝資源です。南アジアから東南アジア、東アジアにかけて分布するOld world speciesとアメリカ大陸に分布するNew world species に分類されています。Old world speciesは、サトウキビの成立に関わったSaccharum complexの一つとされており、E. arundinaceus (Retz) Jeswiet.、E. procerus (Roxb.), E. kanashiroi (Ohwi), E. bengalense (Retz), E. ravennae (L.) P Beauv., E. hostii Griseb., E. elephantinus (Hook.f.) 等が知られています [1,2]。

 エリアンサスは、株の再生力が優れ、バイオマス生産性が高いことが大きな特徴です。また、干ばつや湛水、低肥沃度土壌等の不良な環境への適応性が高く、耐病性や耐虫性などの特性も具えています。そのため、サトウキビ育種の重要な育種素材として注目されています[1]。また、エリアンサスの高いバイオマス生産性に注目し、エリアンサス自体をバイオマス作物として燃料や電力生産、バイオエタノール生産、パルプ生産などに利用する取り組みも進められています[3]。

 

 

What is Erianthus ?

 

 Erianthus is a tall perennial herb of the Gramineae family. It has C4 photosynthesis and is closely related to sugarcane (Saccharum spp. L.). Erianthus is classified into Old World species and New World species. The Old World species are widely distributed in the Mediterranean region, South Asia, South-East Asia, East Asia, and Oceania, and the New World species are distributed in North and South America. There are eight Old World species (E. arundinaceus, E. procerus, E. kanashiroi, E. bengalense, E. ravennae, E. hostii, E. elephantinus, and E. rockii [1]), which are considered to have played important roles in establishing sugarcane (genus Saccharum) as a member of the “Saccharum complex” [1, 2].

 Erianthus has several useful traits such as high biomass productivity, vigorous ratooning, drought tolerance, water logging tolerance, adaptability to low-fertility soil, disease resistance, and pest resistance. Hence, Erianthus has come under great attention and is increasingly used as an important source of genetic resources in sugarcane breeding programs for broadening the genetic base and introgression of favorable agronomic characters from Erianthus to sugarcane. In addition, because of their high biomass productivity and wide ecological adaptability, Erianthus species have come into focus as an energy or fiber crop to produce electricity, liquid and solid biofuels, pulp, etc. [3].

 


エリアンサスとサトウキビ(撮影地:タイ国コンケン、提供:佐藤光徳)
Growth of sugarcane and Erianthus (Photo by M. Sato at Khon Kaen, Thailand)


エリアンサスとサトウキビの萌芽(撮影地:タイ国コンケン、提供:寺島義文)
Ratooning of Erianthus and sugarcane (Photo by Y. Terajima at Khon Kaen, Thailand)

 


 

 

国際農研のサトウキビプロジェクト

 

 サトウキビの生産性や不良環境適応性等の更なる改良に向けて、育種素材の遺伝的多様性の低さが課題となっています。この問題を解決するためには、生産性や不良環境適応性に優れる近縁遺伝資源の利用が重要になります。

 国際農研とタイ国のコンケン畑作物研究センターは、タイに豊富に自生するエリアンサス遺伝資源の収集を行うとともに、タイのサトウキビ育種事業の中で、それら遺伝資源の利用を促進するための基礎育種技術や基礎情報の整備を行ってきました[4, 5, 6]。

 エリアンサス遺伝資源を効果的に利用するためには、多様な遺伝資源から目的とする材料を選び、育種などに利用していくことが必要です。エリアンサス遺伝資源はインドやインドネシア、中国などで収集されていますが、その特性に関する公開情報は世界的にも少なく、利用されている遺伝資源も極わずかでした。

 そこで私たちは、タイのエリアンサス遺伝資源の特性情報を他の育種家や研究者と共有することを目的に、収集した形態特性や農業特性のデータを利用してこのデータベースを作成しました。

 本データベースを公開することで、タイやその他の国々におけるサトウキビ育種や研究、バイオマス利活用におけるエリアンサスの利用が促進され、世界の食料やエネルギーの増産に貢献することを期待しています。

 

 

Sugarcane breeding project in JIRCAS

 

 Breeding to further improve sugarcane productivity and improve adaptability to adverse environments has been hampered by the narrow genetic base of sugarcane breeding materials. To overcome these constraints, utilization of wild germplasm is considered to be useful for their properties of higher biomass productivity and better adaptability to adverse environments.

 JIRCAS and the Khon Kaen Field Crops Research Center in Thailand have jointly collected Erianthus germplasm from all over Thailand and have implemented the Sugarcane breeding project for development of “basic breeding techniques and scientific information” to enhance the utilization of the germplasm for sugarcane improvement in Thailand [4, 5, 6].

 To effectively utilize Erianthus germplasm for sugarcane breeding, it is essential that genetic diversity be investigated and that useful breeding materials be identified. Although Erianthus germplasm has been collected in places such as India, Indonesia, and China, there is little public information about the characteristics of the collected germplasm and only limited use of the germplasm for breeding.

 We developed this Erianthus database to share with other breeders and researchers the information on the morphological and agronomic data that were collected in the Sugarcane breeding project. Through the publication of this database, we expect to contribute to sugar and energy production throughout the world by enhancing the utilization of Erianthus for sugarcane breeding, research, and biomass utilization in Thailand and other countries.

 


乾期に枯れ上がるサトウキビ(撮影地:タイ国コンケン、提供:寺島義文)
Dying-off of sugarcane in dry season (Photo by Y. Terajima at Khon Kaen, Thailand)


エリアンサス伝資源評価圃場(撮影地:タイ国コンケン、提供:寺島義文)
Evaluation field of Erianthus germplasm (Photo by Y. Terajima at Khon Kaen, Thailand)

 


 

 

タイのエリアンサス遺伝資源

 

 国際農研とコンケン畑作物研究センターは、1997年から2010年まで、タイ全土からエリアンサス遺伝資源の収集を行ってきました。タイで収集した遺伝資源には、E. procerus および E. arundinaceus の2種のエリアンサスが含まれています。特に、E. arundinaceus は多様性が大きく、特性の異なる3タイプに分類できます[4, 5]。タイには、異なる倍数体、様々な形態学的および農業的特徴を示す多様な E. arundinaceusE. procerus の遺伝資源が存在しています。これら遺伝資源は、タイだけでなく世界的にも貴重な遺伝資源になると考えられます。

 

 

Thai Erianthus germplasm

 

 JIRCAS and the Khon Kaen Field Crops Research Center in Thailand jointly collected Erianthus germplasm from all over Thailand from 1997 to 2010.

 Thai Erianthus germplasm consists of germplasm from two species, E. procerus and E. arundinaceus. Erianthus arundinaceus, in particular, has a large diversity and can be classified into three types, each with different characteristics [4, 5]. Thailand has diverse germplasm of E. arundinaceus and E. procerus, exhibiting different ploidy and various morphological and agronomic characteristics. Therefore, this germplasm will be valuable in Thailand and worldwide.


エリアンサス伝資源の収集(撮影地:タイ国、提供:田金秀一郎、寺島義文)
Germplasm collection of Erianthus (Photo by S. Tagane & Y. Terajima at Thailand)


多様なエリアンサス遺伝資源の草姿(撮影地:タイ国コンケン、提供:寺島義文)
Wide variation of plant type in Erianthus germplasm (Photo by S. Tagane at Khon Kaen, Thailand)

 

 

Erianthus procerus

 

  • 染色体数:2n = 40
  • 出 穂 期:12月~2月
  • 特  性:茎は細茎で直立し、茎数は多い。葉鞘は無毛で、ロウ質物が多い。各節にある芽と根基の発達は乏しく、茎からの栄養繁殖が難しい。出穂は遅い。
  • 生育環境:山地林縁、丘陵草地、路傍など。
  • 収集地域:北部~東北部

 

 

Erianthus procerus

 

  • Chromosome number : 2n = 40
  • Heading period : December to February
  • Characteristics : erect plant type, small stalk diameter, many stalks, no hair and much wax on the leaf sheath, and a lack of vegetative stalks (i.e., small buds and few or no root primordia). Heading period is late.
  • Topography : Open hill slopes, forest edges, road sides
  • Collection area : North to west Thailand

 

 

Erianthus arundinaceus (Type I)

 

  • 染色体数:2n = 60
  • 出 穂 期:11月~1月
  • 特  性:細茎で茎数が多い。葉鞘に毛が密生するのが特徴。様々な環境に適応し、多様な変異がみられる。
  • 生育環境:山地林縁、丘陵草地、路傍など
  • 収集地域:マレー半島以外のタイ全土

 

 

Erianthus arundinaceus (Type I)

 

  • Chromosome number : 2n = 60
  • Heading period : November to January
  • Characteristics : Small stalk diameter, many stalks, very hairy leaf sheath. This type shows a wide variation of morphological characteristics.
  • Topography : Open hill slopes, forest edges, road sides
  • Collection area : All areas of Thailand except on the Malay Peninsula

 

 

Erianthus arundinaceus (Type II)

 

  • 染色体数:2n = 60
  • 出 穂 期:12月~2月
  • 特  性:茎径が大きい、葉鞘の毛は無毛か極少なく、ワックスが多い。茎部が発達し芽子は大きく、根基も多いため、栄養繁殖が容易
  • 生育環境:河川沿い、湿地
  • 収集地域:タイ南部およびマレー半島

 

 

Erianthus arundinaceus (Type II)

 

  • Chromosome number : 2n = 60
  • Heading period : December to February
  • Characteristics : Relatively large stalk diameter, presence of vegetative canes (i.e., large buds capable of germinating and prominent root primordia), and heavy wax on the leaf sheath. Most individuals do not have hair on their leaf sheaths.
  • Topography : Riverbanks and swamps
  • Collection area : South Thailand

 

 

Erianthus arundinaceus (Type III)

 

 

  • 染色体数:2n = 40
  • 出 穂 期:10月~11月
  • 特  性:葉鞘には毛、ワックスは無く、アントシアニンの蓄積が見られる。Type IIと同様に、茎部が発達し、芽子は大きく、根基も多いため、栄養繁殖が容易。出穂が早い。
  • 生育環境:河川沿い、湿地
  • 収集地域:タイ南部、東部、東北部、北部

 

 

Erianthus arundinaceus (Type III)

 

  • Chromosome number : 2n = 40
  • Heading period : October to November
  • Characteristics : Presence of vegetative canes similar to Type II but lacks wax on its leaf sheath, heavy anthocyanin on leaf sheath. Heading period is early.
  • Topography : Riverbanks and swamps
  • Collection area : South, east, north-east, and north Thailand

 


 

 

謝辞

 

本データベースの作成にあたり、多くの方のご協力を頂きました
協力頂いたすべての方々に、感謝の意を表します
(敬称略)

 

タイ農業局コンケン畑作物研究センター (KKFCRC)
Werapon Ponragdee, Amarawan Tippayawat, Sangdaun Chanachai, Taksina Sansayawichai, Rianthong Pansaita, Peaingpen Sarawat, Somsit Juntarak, Jiraluck Phoomthaisong

国立研究開発法人 国際農林水産業研究センター(JIRCAS)
https://www.jircas.go.jp/ja
杉本明、田金秀一郎(現九州大学)、霍田真一、平田正和、識名安輝、大和浩二、波照閒雄人、喜屋武みつる、真喜屋なおみ、星麻紀、村中聡、林賢紀、加納健、中島一雄、飯山みゆき

筑波大学
http://www.tsukuba.ac.jp/en/
 林 久喜

D-blauer-strom
 蓮沼ユウキ

国際農林水産業研究センターサトウキビプロジェクト
            寺島義文、高木洋子、安藤象太郎、山中愼介

 

 

 

Acknowledgements

 

We would like to express our sincere thanks for the support and contribution of all the members and collaborators in the development of this database under the JIRCAS-KKFCRC collaborative sugarcane project.

 

Khon Kaen Field Crops Research Center, Department of Agriculture, Thailand
Werapon Ponragdee, Amarawan Tippayawat, Sangdaun Chanachai, Taksina Sansayawichai, Rianthong Pansaita, Peaingpen Sarawat, Somsit Juntarak, Jiraluck Phoomthaisong

Japan International Research Center for Agricultural Sciences (JIRCAS)
https://www.jircas.go.jp/en
Akira Sugimoto, Shuichiro Tagane (currently University of Kyusyu), Shinichi Tsuruta, Masakazu Hirata, Yasuteru Shikina, Koji Yamato, Yuto Hateruma, Mitsuru Kyan, Naomi Makiya, Maki Hoshi, Satoru Muranaka, Takanori Hayashi, Takeshi Kano, Kazuo Nakashima, Miyuki Iiyama

University of Tsukuba, Japan
http://www.tsukuba.ac.jp/en/
Hisayoshi Hayashi

D-blauer Strom LLC.
Yuki Hasunuma

JIRCAS sugarcane breeding project
Yoshifumi Terajima, Hiroko Takagi, Shotaro Ando, Shinsuke Yamanaka

 


 

 

参考文献

 

Reference

 

1. Jackson, P., and Henry R. J. (2011). Erianthus. In C. Kole eds., Wild Crop Relatives: Genomic and Breeding Resources, Industrial Crops. Springer-Verlag. Berlin. 97-107.

2. Mukherjee, S. K. (1957). Origin and distribution of Saccharum. Bot. Gaz. 119: 55-61.

3. Terajima, Y., Gau, M., Uwatoko, N., Sugimoto, A. (2015). JEC1, a new variety of Erianthus with higher mechanical harvesting efficiency. Japan International Research Center for Agirucultural Sciences, Research Highlights. B-07. (https://www.jircas.go.jp/ja/publication/research_highlights)

4. Tagane, S., Ponragdee, W., Sansayawichai, T, Sugimoto, A., Terajima, Y. (2012). Characterization and taxonomical note about Thai Erianthus germplasm collection: the morphology, flowering phenology and biogeography among E. procerus and three types of E. arundinaceus. Genet Resour Crop Evol. 59:769-781.

5. Tsuruta, S., Srithawong, S., Sakuanrungsirikul, S., Ebina, M., Kobayashi, M., Terajima, Y., Tippayawat, A., Ponragdee, W. (2022). Erianthus germplasm collection in Thailand: genetic structure and phylogenetic aspects of tetraploid and hexaploid accessions. BMC Plant Biol 22, 45. https://doi.org/10.1186/s12870-021-03418-3

6. Terajima, Y., Ponragdee,W., Sansayawichai, T., Tippayawat, A., Chanachai, S.,Ebina, M., Sugimoto, A., Takagi, H., & Hayashi, H.(2022). Genetic variation in agronomic traits of Erianthus germplasm under multiple-ratoon crops in Thailand. Crop Science, 62,1531-1549. https://doi.org/10.1002/csc2.20697

7. UPOV. (2005). Sugarcane (Saccharum L.). International union for the protection of new varieties of plants (UPOV). Geneva. Switzerland. P3-29.