平成28年度文部科学省科学研究費補助金 新学術領域研究

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研究経過

【プレスリリース】異質六倍体であるパンコムギについて、日本品種農林61号などの汎ゲノム解読と進化解析がNature誌とPCP誌に発表されました(瀬々班・辻班)

November 30, 2020 12:21 PM

Category:新聞発表・メディア報道, 研究成果

main:瀬々班, 辻班

異質六倍体であるパンコムギの種分化の研究は、1944年に日本の木原均とアメリカのE.R.シアーズが同時に起源になった種を解明して以来、日本の木原生物学研究所の伝統です。パンコムギ研究の課題は、ゲノムサイズが16 GBと巨大で、かつ異質倍数体であるために、ゲノム解読が困難だったことです。今回、日本の多数の研究者と、国際コムギ10+ゲノムコンソーシャムの共同研究で、日本を代表するパンコムギである農林61号など10品種の染色体レベルの高精度ゲノム解読を報告しました。そして、ゲノムワイド多型解析を行ったところ、2018年に我々が野生種ミヤマハタザオで報告した「ゲノム倍数化が進化の可能性を高める」という結果が、栽培種でも支持されました(http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/plant/research/2018/10/post-29.html)。倍数体種分化は、遺伝子数つまり選択のターゲット数を増やすことで、適応進化を促進するという普遍的なメカニズムが示唆されました。

 

 さらに農林61号ゲノムを解析しました。フロリゲン遺伝子FT1の重複遺伝子のうちで、FT-B1にコピー数増加が見つかり、一方でFT-D1には機能欠失変異が見つかりました。また、トランスポゾン配列がユニークな染色体領域を解析したところ、農林61号にPR-13ファミリーなどのユニークな遺伝子クラスターが見つかりました。こうした結果は、東アジアのパンコムギの配列・適応形質の進化的多様性と育種への応用可能性を示唆します。

 

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1:国際コムギ10+ゲノムプロジェクトで解読した主なコムギ品種と参加国
国際コンソーシアムにより、世界の代表的なコムギ15品種の高精度ゲノム解読を行った。
日本の研究チームは、「農林61号」の解読を担当した。

 

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図2:日本チームが解読を担当した農林61
九州から北海道まで広い地域で半世紀以上にわたって栽培されてきた日本を代表する品種。
本プロジェクトでは、京都大学が保存してきた農林61号の系統種子を使用した。現在、ゲノム情報を解読した系統として新しい系統番号LPGKU2305を与えられてナショナルバイオリソースプロジェクト(NBRP)・コムギに保存され、各国で栽培試験が行われている。
(左)農林61号の穂(提供:木原生物学研究所)
(右)カナダで試験栽培される農林61号

 

 

プレスリリースはこちらです。

https://www.yokohama-cu.ac.jp/news/2020/20201126shimizu_nature.html

 

 

<論文情報>

Multiple wheat genomes reveal global variation in modern breeding
Walkowiak et al. Nature (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2961-x
 
De Novo Genome Assembly of the Japanese Wheat Cultivar Norin 61 Highlights Functional Variation in Flowering Time and Fusarium Resistance Genes in East Asian Genotypes
Shimizu et al. Plant and Cell Physiology (2020). https://doi.org/10.1093/pcp/pcaa152

 

<メディア情報>

2020年11月26日付 日刊工業新聞に掲載されました!

https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00579695?twinews=20201126

 

2020年12月4日付 科学新聞に掲載されました!

https://sci-news.co.jp/topics/4128/

 

2020年12月6日付 日本経済新聞に掲載されました!

https://www.nikkei.com/article/DGKKZO67024050U0A201C2MY1000