アフリカイネおよびアジアイネの遺伝子を判別するSNPマーカーセットの開発

要約

アフリカイネ(Oryza glaberrima)とアジアイネ(O. sativa)の遺伝子を判別する一塩基多型(SNPs)は、従来のSSRマーカーと比較して多型を示すマーカーが多く、大規模集団からの個体選抜も効率的に行えることから、アフリカイネ遺伝資源利用の効率化を図ることが出来る。

背景・ねらい

アフリカイネ(Oryza glaberrima)は、非生物的ストレス耐性関連遺伝子の貴重な宝庫であるが、その利用には、汎用性のある高密度の遺伝子マーカーシステムが必要となる。一塩基多型(SNPs)はイネゲノム中に高頻度で発見され、遺伝子マーカーとして利用されるが、これまでに発見されたSNPはアジアイネ(O. sativa)に集中している。本研究では、アフリカイネとアジアイネの遺伝子が判別可能なイネのゲノム全体をカバーする代表的なSNPマーカーセットを構築する。このマーカーは特異的な標識付プライマーを使用したPCRベースのマーカーに変換し、遺伝子マッピングやマーカー選抜育種に利用することができる。

成果の内容・特徴

  1. 44,000種のSNPを検出できるチップを用いて、アフリカイネとアジアイネの亜種であるindica(IR64、IR74、IR66945-3R)及びjaponica(WAB56-104、WAB181-18)の2系統との間で全ゲノムレベルのSNP多型の検索を行うと、アフリカイネとjaponica間で9,523種、アフリカイネとindica間で7,444種が検出される (図1)。
  2. 上記および他のSNPデータに基づき、全ゲノム上に分布する2,015種のSNPマーカーセットを選抜した(図1、図2)。
  3. 選抜したSNPマーカーセットをPCRベースのマーカーに変換し、陸稲ネリカの親系統(CG14、WAB56-104)と水稲ネリカの親系統(TOG5681、IR64)を用いて検証すると、各組み合わせで約750種のマーカーが多型を示す(図3)。
  4. 本SNP マーカーセットの利用により、O. glaberrimaの遺伝子が導入されたネリカ品種や種間交雑系統間の遺伝子型マッピング並びにマーカー選抜育種を効率的に行うことができる。

成果の活用面・留意点

  1. SNPマーカー情報はすでに一般に公開されており、マーカー利用選抜や準同質遺伝子系統の作製のために利用することが可能である。
  2. 2015種のSNPマーカーの中、1,700種以上がアジアイネ内で多型を示したことから、本マーカーはアフリカイネへの応用のみばかりではなく、アジアイネの育種にも利用できる。
  3. SNPマーカーの利用はアウトソーシングが可能であり、比較的安価にDNA抽出からマーカーデータファイルの作製までを行うことができる。そのため、アフリカやアジア諸国の特別な施設を持たない研究所でも、イネのマーカー選抜育種を容易に行うことができる。
  4. SNPマーカー利用のアウトソーシング化により、Pup1に代表されるような主要なストレス耐性遺伝子を導入するためのマーカー利用選抜など、JIRCASを中心としたイネ育種ネットワークとしての共同研究の機会が広がり、JIRCAS、ペラデニア大学(スリランカ)およびタンザニア大学間の分子育種共同研究プログラムとしてすでに実践されている。

具体的データ

  1. 図1 SNPの検出と選抜のフローチャート

    図1 SNPの検出と選抜のフローチャート

  2. 図2 全ゲノム上のSNPマーカー分布 図中の色は1Mbp毎のマーカーの数

    図2 全ゲノム上のSNPマーカー分布 
    図中の色は1Mbp毎のマーカーの数

  3. 図3 アフリカイネとアジアイネで多型を示すPCRベースマーカーの頻度

    図3 アフリカイネとアジアイネで多型を示すPCRベースマーカーの頻度

所属

国際農研 生産環境・畜産領域

分類

研究A

研究プロジェクト

[アフリカ稲作振興] アフリカにおけるコメ生産向上のための技術開発

プログラム名

食料安定生産

予算区分

交付金 » アフリカ稲作振興

研究期間

2014年度(2011~2015年度)

研究担当者

Wissuwa Matthias ( 生産環境・畜産領域 )

科研費研究者番号: 90442722

Lorieux Mathias ( 国際熱帯農業センター )

He Chunlin ( 国際トウモロコシ・コムギ改良センター )

McCouch Susan ( コーネル大学 )

Thomson Michael J. ( 国際稲研究所 )

ほか
発表論文等

J. Pariasca-Tanaka et al. (2014) Euphytica.

https://doi.org/10.1007/s10681-014-1183-4

日本語PDF

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2014_B02_A4_en.pdf251.87 KB

ポスターPDF

2014_B02_poster.pdf326.31 KB