Home＜研究に関すること＞
大学院统合生命科学研究科 教授 坊農 秀雅
罢别濒：082-424-4013
贰-尘补颈濒：产辞苍辞丑耻蔼丑颈谤辞蝉丑颈尘补-耻.补肠.箩辫
＜広报?报道に関すること＞
広島大学 広報室
罢别濒：082-424-6762
贰-尘补颈濒：办辞丑辞蔼辞蹿蹿颈肠别.丑颈谤辞蝉丑颈尘补-耻.补肠.箩辫
本研究成果のポイント
- イネ、トマト、ダイズの野生种(※1)と栽培种(※2)の遗伝子発现データ(※3)を解析した结果、野生种において、环境ストレス耐性の向上に寄与する复数の遗伝子の発现量が上昇していることが明らかになった。
- 本解析の结果は、地球温暖化をはじめとした気候変动や异常気象に适応する新品种を开発する上で、野生种の特性を活用した品种改良(育种)の有用性を支持する１つの结果になったと考えられる。
概要
広島大学大学院统合生命科学研究科博士課程後期1年の弓矢誠、ゲノム編集イノベーションセンターの坊農秀雅教授らの研究グループはイネ、トマト、ダイズの野生種と栽培種の公共遺伝子発現データを利用してメタ解析(※4)を実施した。
作物の野生种は、现在多く利用されている栽培种と比较した际に厳しい环境下でも生育する能力が高いことに加え、遗伝的多様性(※5)高いことが报告されている。しかしながら、遗伝子発现データなどを元に复数の生物种の野生种と栽培种の违いについて报告した文献は少数でした。そこで、本研究では公共のデータベースに収载されているイネ、トマト、ダイズの遗伝子発现データを収集?解析し、栽培化の影响により発现変动した遗伝子群の调査を実施した。
その结果、野生种では栽培种と比较して浸透圧、乾燥、创伤(物理的损伤)ストレス応答に関与する遗伝子の発现が上昇していることが确认された。一方、栽培种では重金属の解毒や有害物质の排出に関与する遗伝子の発现上昇が确认された。これらのことは、野生种と栽培种それぞれの特徴を明らかにし、新たな育种戦略の策定に向けて有用な情报となると考えられる。
また、本研究は、広岛大学から论文掲载料の助成を受けました。
论文情报
著者：Makoto Yumiya1), Hidemasa Bono1)2)*
* Corresponding author (責任著者)
1)広島大学大学院统合生命科学研究科
2)ゲノム编集イノベーションセンター
論文タイトル： Meta-Analysis of Wild Relatives and Domesticated Species of Rice, Tomato, and Soybean Using Publicly Available Transcriptome Data
掲載誌: Life
DOI: https://doi.org/10.3390/life15071088
背景
食粮需要の急速な増加に加え、地球温暖化に代表される気候変动の影响により、高温や干ばつなどの厳しい环境で作物が育ちにくくなることが悬念されており、现在利用されている栽培品种を育成していくことが困难になることが予想されている。
その中で现在、市场に流通している栽培种は基本的に食用には适さない野生种を长い年月をかけて、人间が利用しやすい形质になるように选抜を重ねて改良されてきた。
収穫量や可食部の増加にはつながったものの、遗伝的多様性は低下してきている。そのため、作物が病気に感染した际に、全ての个体が影响を受けてしまう可能性がある。
こうした状况の中、遗伝的多様性が高く、遗伝资源として期待される野生种を活用した新品种の开発が注目を集めている。本研究では、特に野生种の特性を活用するため、现在広く利用されている栽培种と比较し、どの形质に影响を及ぼす遗伝子の働きが、どのように変化しているかを理解することが重要である。
研究成果の内容
本研究では、公共データベースに収载されているイネ、トマト、ダイズの野生种と栽培种の遗伝子発现データを、それぞれ21ペア、36ペア、56ペア取得し、メタ解析を実施した。
イネ、トマト、ダイズの野生种の解析结果では、环境ストレス応答に関连する遗伝子群の発现の上昇がみられた。イネの栽培种において、収量の増加にも関与することが报告されている光合成に関连する遗伝子群の発现上昇が确认された。
加えて、これら3种类の野生种と栽培种それぞれで共通して発现の変动がみられた遗伝子の调査も実施した。この结果、野生种では干ばつ、浸透圧、创伤(物理的损伤)ストレス応答に関与する复数の遗伝子の発现の上昇が确认された。このことは、以前より报告されている野生种の高い环境适応能力と遗伝资源としての有用性を里付ける结果の１つとなったと考えられる。また、栽培种では、重金属の解毒や有害物质の排出に関与する遗伝子の発现上昇が确认された。これは、栽培种の育成环境の変化、特に化学肥料の増加などの影响を受けたことが示唆される。
今后の展开
本研究では、イネ、トマト、ダイズの野生种と栽培种において発现変动がみられた遗伝子について调査を実施した。特に野生种において、环境ストレス耐性に関与する遗伝子の発现が上昇していた。そのため、野生种を交配亲とした环境ストレス(※6)に强い新品种の开発研究の进展に寄与することが予测される。また、本研究で得られた遗伝子の机能解析が进展することにより、新たな品种改良手法であるゲノム编集(※7)の対象となる新たな遗伝子を见つける上で役立つと期待される。また、今后の取り组みとして新品种开発に要する期间の短缩に贡献するため、次回の研究テーマでは过去に论文などで报告された作物育种研究データの収集を実施する。その后、収集したデータをもとに育种研究に必要な情报を容易に参照できる仕组みや新たな育种候补遗伝子を提示できる机能を备えた作物育种情报に特化したデータベースの构筑を目标とした研究テーマに取り组んでいく予定である。
参考资料
用语解説
(※1) 野生種 :
人间によって品种改良される前の、ありのままの自然环境で生きている植物を指す。厳しい环境で生き抜くために、病気や気候変动に対する抵抗力など、多様な能力を秘めている场合がある。
(※2) 栽培種 :
収穫量を増やしたり、味を良くしたりするために、人间が长年にわたって选抜、育ててきた植物(品种改良された植物)。しかし、特定の病気に弱くなるなど、野生种が持っていた能力の一部を失っている场合がある。
(※3) 遺伝子発現データ :
「どの遗伝子が、どのくらい活発に働いているか」を示す情报のこと。生命活动の仕组みや、病気の原因などを解明する手がかりとなる。
(※4) メタ解析 :
复数の研究结果を统合し、より大きな视点から分析する研究手法。1つの研究だけでは偶然かもしれない结果も、多くの研究を组み合わせることで、より信頼性の高い、确かな结论を导き出すことができる可能性がある。
(※5) 遺伝的多様性 :
同じ种类の生物集団が持つ、遗伝子のバリエーションの豊かさのこと。この多様性が高いほど、环境の変化や病気が発生した际に集団全体が絶灭するリスクを低减できる。
(※6) 環境ストレス :
生物の成长を妨げる、外部からの过酷な要因を指す。植物にとっては、水不足(干ばつ)、猛暑、塩分の多い土地などが挙げられる。
(※7) ゲノム編集 :
颁搁滨厂笔搁/颁补蝉9に代表されるゲノム编集ツールを利用することで狙った部分だけを正确に书き换える技术。従来の品种改良よりも効率的に、求める形质を持つ生物を作り出すことが可能。
【お问い合わせ先】
