キヌアの標準自殖系統とゲノム配列

キヌアの標準自殖系統とゲノム配列

タイトルキヌアの標準自殖系統とゲノム配列
要約分子レベルでの解析に適した遺伝的に均質なキヌアの標準自殖系統を開発し、キヌアのゲノム(生物の設計図)配列を世界に先駆けて解読した。これらの成果は、優れた環境適応性と栄養特性をもつ作物の開発に貢献するものと期待される。
キーワードキヌア, ゲノム配列, 次世代シーケンス, 自殖系統
担当機関(国研)国際農林水産業研究センター 生物資源・利用領域
区分(部会名)国際農林水産業
分類研究
背景・ねらいキヌアは南米アンデス地方原産の作物で、干ばつなどの不良環境に対する適応能力が高いだけでなく、きわめて高い栄養価と優れた栄養バランスを持つため、食料安全保障上の重要性や消費者層の拡大が注目されつつある。しかしながら、キヌアは、一つの株に両性花と雌花を持っているため雑種になりやすい上にゲノム構造が複雑であることから、遺伝子レベルの解析が進んでおらず、キヌアの環境ストレス耐性や多収性、栄養特性等を利用した作物改良は進展していない。本研究では、分子解析に好適な標準自殖系統(キヌアの標準的な特性を持つ純系の系統)を確立し、次世代シーケンス技術を適切に組合せることにより、キヌアのゲノム概要配列の解読を目指す。本成果により、キヌアの環境ストレス耐性や多収性、栄養特性等を利用した作物改良が加速することが期待される。
成果の内容・特徴
  1. キヌアは交雑性が高いが、開発した標準自殖系統Kdは、京都大学において20年以上他のキヌア品種と交雑できない環境下で維持された系統をJIRCASにおいて耐塩性やウイルス感染性を確認した上で、交雑を防ぎながら自殖させた系統である(図1)。
  2. キヌア自殖系統Kdから全DNAを抽出し、異なった性能をもつ2種類の次世代シークエンサーを組み合わせて解読された1.1 Gb(11億塩基対)の配列は、キヌアの推定ゲノムサイズ1.5 Gb(15億塩基対)の73%に相当する。
  3. 解読されたキヌアのゲノム配列を使い、ゲノム配列が既知の作物や植物種との比較ゲノム解析を行った結果、キヌア、ヒユ科近縁種(テンサイ、ホウレンソウ、アマランサス)、およびシロイヌナズナの5種類の植物すべてに共通する遺伝子グループは3,342、キヌアのみにみられる遺伝子グループは13,320である(図2)。
  4. 得られたゲノム配列に基づいてキヌアのゲノム配列データベースQuinoa Genome DataBase (QGDB)を構築し、かずさDNA研究所より公開している(http://quinoa.kazusa.or.jp/)。
  5. QGDBを用いて、干ばつや塩害時に重要な役割を果たすと考えられる遺伝子や、ウイルス感染防御に関わる遺伝子の存在を明らかにできる。
成果の活用面・留意点
  1. キヌアのゲノム概要配列の解読とデータベースの公開により、有用な遺伝子の単離やその機能解析および品種改良のためのDNAマーカーの開発等が迅速かつ効率的に行える。
  2. キヌアの標準自殖系統の確立によって、異質四倍体のキヌアのもつ耐塩性などの優れた環境適応性や栄養特性を支える分子メカニズムの解明が促進され、キヌアのみならず、イネやコムギなどの作物品種の改良への貢献も期待される。
予算区分交付金›不良環境耐性作物開発
予算区分受託›(株)アクトリー/石川県立大学・不良環境農業
研究期間2015~2016
研究担当者藤田 泰成(生物資源・利用領域)、安井 康夫(京都大学)、平川 英樹(かずさDNA研究所)、森 正之(石川県立大学)、田中 努(株式会社アクトリー)
発表論文Yasui Y et al. (2016) DNA Research, 23(6): 535-546 [Editor’s Choice] DOI: 10.1093/dnares/dsw037
Quinoa Genome DataBase (QGDB): http://quinoa.kazusa.or.jp
発行年度2016
オリジナルURLhttps://www.jircas.go.jp/ja/publication/research_results/2016_b03
収録データベース研究成果情報

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