農研機構と岡山大学、ゲノム編集によるコムギの改良に国内で初めて成功

岡山大学資源植物科学研究所の佐藤和広教授、農研機構(国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構)の安倍史高主任研究員らの共同研究グループは、コムギの特性の改良にゲノム編集技術を利用することで、収穫時期に雨に濡れても発芽しにくい(休眠が長い)植物体を短期間のうちに開発することに成功した。

図1 コムギとオオムギは共通の祖先から3百万年前ころに分かれたとされており、それぞれ7対の染色体からなる類似したゲノムを、コムギは3組、オオムギは1組持っている。オオムギの5番目の(5H)染色体には種子休眠を変えるQsd1(キューエスディーワン)があることがわかっていたが(○印)、コムギでは同じ祖先をもつ遺伝子配列に種子休眠を変える作用があることは知られていなかった(出典:岡山大学/農研機構)

ゲノム編集を用いてコムギの特性の改良に成功したのは国内初。オオムギの遺伝子情報でコムギの特性の改良ができることを示し、同じ役割をもつ3つの遺伝子全てを1年あまりで改変した。

図2 A、B、Dゲノムの遺伝子と変異したa、b、dをもつ個体の種子発芽の遅れ(休眠程度)(出典:岡山大学/農研機構)

複雑なゲノムを持つコムギの特性の改良のため、より単純なゲノムを持つオオムギで発見された遺伝子情報を役立てた。この手法は、他の植物種の遺伝子情報をもとに、コムギにおいて重複している遺伝子を一度に変えて新たな特性を生み出すための技術として注目されている。本研究成果は7月30日(米国東海岸時間午前11時)、「Cell Reports」電子版にも公開されている。

日本や北欧など収穫期に雨の多い地域では、休眠が短い品種などで、穂についたまま芽の出る穂発芽(ほはつが)が発生し、コムギの生産に大きな損害が出ていた。しかし、コムギの中には穂発芽耐性の改良に役立つような遺伝資源が少ない。本研究成果によって、オオムギなど近縁の植物の遺伝子情報を活用した効率的なコムギの品種開発の可能性が示されたことになる。

図3 A,B.Dゲノムに変異を持つ植物(左)の種子休眠による発芽の遅れ(出典:岡山大学/農研機構)

■論文情報
論文名:Genome-edited triple recessive mutation alters seed dormancy in wheat
邦文題名「ゲノム編集による三重変異でコムギの種子休眠が変わる」
掲載紙:Cell Reports
著者:Fumitaka Abe1, Emdadul Haque1, Hiroshi Hisano2, Tsuyoshi Tanaka1, Yoko Kamiya3, Masafumi Mikami4, Kanako Kawaura3, Masaki Endo4, Kazumitsu Onishi5, Takeshi Hayashi1 and Kazuhiro Sato2
所属
1
Institute of Crop Science, NARO, Tsukuba, 305-8518, Japan
農研機構次世代作物開発研究センター
2
Institute of Plant Science and Resources, Okayama University, Kurashiki, 710-0046, Japan
岡山大学資源植物科学研究所
3
Kihara Institute for Biological Research, Yokohama City University, Yokohama, 244-0813 Japan
横浜市立大学木原生物学研究所
4
Institute of Agrobiological Sciences, NARO, Tsukuba, 305-8602, Japan
農研機構生物機能利用研究部門
5
Department of Agro-Environmental Science, Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine, Obihiro, 080-8555, Japan
帯広畜産大学環境農学研究部門

<参考URL>
論文:Genome-Edited Triple-Recessive Mutation Alters Seed Dormancy in Wheat(Cell Reports)
<ゲノム編集で迅速にコムギの特性を改良>-収穫前の雨で発芽せず良質な小麦生産に向けて-|岡山大学
農研機構

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  1. 蒼井ネコ
    農学系の兼業ライター。某大学農学部、某農業レストラン、某飲料会社商品企画を経て、現在は某マルシェアプリでwebマガジン編集として働きながら、猫様のお世話をしている。
  2. 大坪雅喜
    おおつぼまさのぶ。1973年長崎県佐世保市生まれ。FARM DOI 21代表(農業者)・アグリアーティスト。 早稲田大学第一文学部史学科考古学専修卒業。学生時代に考古学、水中写真、自然農という世界を覗き込む。2006年9月、義父が営む農業の後継者として福岡県大川の地で就農。農業に誇りを持ち、未来には普通となるような農業の仕組みやサービス(カタチ)を創造していくイノベーションを巻き起こしたいと考える。縁のある大切な人たち(家族)と過ごす物心ともに満たされた暮らしの実現こそが農業経営の最終的な目的。現在、佐賀大学大学院 農学研究科 特別の課程 農業版MOT 在籍中。
  3. 柴田真希
    管理栄養士。㈱エミッシュ代表取締役。Love Table Labo.代表。27年間悩み続けた便秘を3日で治した雑穀や米食の素晴らしさを広めるべく、雑穀のブランド「美穀小町」を立ち上げる。現在はお料理コーナーの番組出演をはじめ、各種出版・WEB媒体にレシピ・コラムを掲載する他、食品メー カーや飲食店のメニュー開発やプロデュースなどを手がける。『私は「炭水化物」を食べてキレイにやせました。』(世界文化社)、『はじめての酵素玄米』(キラジェンヌ)など著書多数。
  4. 大城実結
    おおしろ みゆう。フリーランス編集ライター、大城文筆事務所所長。一次産業ほか地域文化、アウトドアなどお天道様系分野を専門に編集・執筆している。自転車で鍛えた脚力を活かし、農家さんのお手伝いをしながらインタビュー取材を積極的に行う。玉掛け免許と床上式操作クレーン免許所持。
  5. 井中優治
    いちゅうゆうじ。株式会社収穫祭ベジプロモーター。福岡県農業大学校卒。オランダで1年農業研修。元広告代理店勤務を経て、新規就農6年目。令和元年5月7日に株式会社収穫祭を創業。主に農業現場の声や九州のイベント情報などを発信している。