農研機構 作物研究所 稲育種研究室安東郁男 水稲品種改良の現状と今後の方向 Pit pi21 Piz, Piz-t Bph10 Bph16 Stvb Stva bph11(t) 1 2 3 4 M 1057 bp 770 bp 612 bp 495 bp
日本の稲作の問題点 コメ需要の停滞 [ 一人当たり消費量 =59.7kg (2003) ピーク時 =118kg (1964)] 生産農家の高齢化 減少 生産コストが高い 多様性の喪失
表 1. 作付け上位の水稲品種 (2002 年 ) 品種名 作付面積 割合 育成年交配組合せ (1000ha) (%) 1 コシヒカリ 546.3 36.7 1956 農林 22 号 / 農林 1 号 2 ひとめぼれ 147.6 9.9 1991 コシヒカリ / 初星 3 ヒノヒカリ 145.9 9.8 1989 黄金晴 / コシヒカリ 4 あきたこまち 122.9 8.3 1984 コシヒカリ / 奥羽 292 号 (64.7%) 5 きらら397 71.3 4.8 1988 しまひかり / キタアケ ( 上位 5 位品種合計 ) 69.4 6 キヌヒカリ 54.9 3.7 1988 収 2800/ 北陸 100 号 // 北陸 96 号 7 はえぬき 43.6 2.9 1991 庄内 29/ あきたこまち 8 ほしのゆめ 27.3 1.8 1996 あきたこまち / 道北 48 号 // きらら 397 9 つがるロマン 18.5 1.2 1995 ふ系 141 号 / あきたこまち 10 ササニシキ 18.1 1.2 1963 奥羽 224 号 / ササシグレ ( 上位 10 位品種合計 ) 80.3
米政策改革大綱生産者主体の生産調整 消費者 実需者のニーズの多様化 品種 技術について生産者の選択肢を拡大する必要 地域の特色ある農業の展開 多様な品種 栽培技術の開発 生産 ( 環境 ) の安定のために多様な品種 作付体系 栽培技術が必要 売れる米への作付け集中
国の稲育種組織 九州沖縄農研 東北農研 中央農研 ( 北陸 ) 福井県農試 北海道農研 近畿中国四国農研 北海道立上川農試 青森県農林総合 研究センター ( 藤坂 ) 宮城県古川農試 茨城県農総センター 農業生物資源研究所 愛知県農総試 ( 山間 ) 作物研究所 独立行政法人農業 生物系特定産業技術研究機構には全国に 6 カ所の育成地があり 主に新規形質の導入や中間母本 先導的品種の開発を地域毎に行っています また指定試験地では立地条件を生かした実用品種の開発を主な役割としており 水稲 7 陸稲 1 試験地 ( 茨城 ) が指定されています この他に ( 独 ) 農業生物資源研究所に放射線育種場とジーンバンクがあり ( 独 ) 国際農林業研究センター沖縄支所は世代促進で育種事業をバックアップしています 鹿児島県農試 宮崎県総農試 国際農研センター ( 沖縄 ) ( 独 ) 農業 生物系特定産業技術研究機構 指定試験地 ( 道県 ) 育種支援機関
直播栽培向け品種の開発 稲作の規模拡大 省力化 低コスト化のため直播栽培技術の確立を国を上げて推進中種々の播種機 直播向けの除草剤が開発されたが 直播向けの品種が少ない 代表的直播向け品種 : どんとこい いただき ミレニシキ はなえまき 課題 : さらに低温苗立ち性や倒伏性に優れ 直播で多収 良質 良食味の品種の開発が急務
低温初期伸長性中間母本系統 北海 PL8 15 で40 日育苗後の苗 ゆきまるきたいぶき北海 PL8 Arroz da Terra
押し倒し抵抗値の測定 インド型あるいは熱帯ジャポニカの新草型 (NPT) 系統に由来する耐倒伏性を導入中 タカナリ よりも 2 倍程度押し倒し抵抗値が大きく乾物生産性の高い 関東飼 225 号 を育成
いもち病
東北地域の主要品種のいもち病抵抗性 ( 東 1996) 年次 品 種 作付け面積 葉いもち 穂いもち トヨニシキ 149 千 ha 3 3 ササニシキ 117 6 7 1975 キヨニシキ 106 4 5 レイメイ 65 3 3 ササミノリ 30 3 4 フジミノリ 26 3 3 加重平均 3.9 4.4 ひとめぼれ 117 6 5 あきたこまち 102 5 6 ササニシキ 74 6 7 1995 むつほまれ 47 4 4 コシヒカリ 37 7 7 はえぬき 31 5 5 加重平均 5.5 5.7
いもち病抵抗性品種 1 圃場抵抗性の付与が育種の基本 例 : こころまち おきにいり まなむすめ じょうでき いなひかり ちゅらひかり 2 真性抵抗性を利用したマルチライン品種例 : ササニシキ BL, コシヒカリ新潟 BL1-4 号 コシヒカリ富山 BL1-4 号 あいちのかおり SBL コシヒカリ愛知 SBL 3 縞葉枯病抵抗性と連鎖する穂いもち抵抗性の利用 例 : 朝の光 月の光 祭り晴 こいごころなど
いもち病 縞葉枯病に強く良食味の 有望系統 関東 209 号 関東 209 号は いもち病と縞葉枯病に抵抗性であり かつ食味の優れる系統です 稲麦二毛作用として来年の品種登録を目指しています 100 90 関東 209 号 80 70 サタケトーヨーニレコ ( 味度 ) ニレコ (HON 値 ) ケット 60 60 70 80 90 100 対照品種 図食味計による食味測定結果
病虫害抵抗性品種 ( 続 ) < 紋枯病 > 1 実用的抵抗性品種無し 2 遺伝資源としては Te tep 由来の WSS 系統の報告 ( 和佐野ら 1985) などわずか < 白葉枯病 > 1 発生が減少 2 圃場抵抗性の利用 ( あそみのり みやこ 95 等 ) < 縞葉枯病 > 1Modan 由来の抵抗性品種が多数育成 抵抗性の崩壊も無し
病虫害抵抗性品種 ( 続 ) 主な害虫はトビイロウンカ ツマグロヨコバイ カメムシ類 ニカメイガ < トビイロウンカ > 外国稲や野生稲由来の抵抗性遺伝子があり 導入中 実用品種無し < ツマグロヨコバイ > 萎縮病を媒介 例 : 大地の風病虫害抵抗性品種 ( 続 ) < カメムシ類 > 1 高温年の多発に伴い問題化 2 北海道では割籾発生率とカメムシによる斑点米発生に相関がある 3 その他抵抗性遺伝資源の報告少ない < ニカメイガ > 1 発生減少 2 質的な抵抗性品種無し
耐冷性品種 高温耐性品種 耐冷性品種冷害を被ると収量が下がるだけでなく 米の品質 食味も劣化北海道では ほしのゆめが強 初雫が極強東北では ひとめぼれ はえぬきなどは極強コシヒカリも極強課題 : 平成 5 年クラスの冷害に耐えうる品種の育成 高温登熟性品種高温で登熟すると 背白 基白が発生し 米の品質が悪くなる 日本品種では ふさおとめ ハナエチゼン てんたかくなどは強 初星は弱 インド型品種に強いものがある 課題 : 収量性 穂発芽耐性 耐虫性等も考慮した高温耐性良食味品種の育成
冷害による障害不稔
耐冷性検定 ( 冷水掛け流し 北農 研 )
表 4. 全国の水稲の平年反収 年次 平年反収 (kg/10a) 1965 403 1970 431 1975 450 1980 471 1985 481 1990 494 1995 501 2000 518 農林水産先端技術産業振興センター (2001) これまでの技術開発施策に対する評価調査研究 1975 年 ~1998 年の反収向上 =11.7%(62kg/10a) この間の滋賀県における 日本晴 の反収向上 =8.9% 以上の差 =2.8% = 品種による効果
超多収品種 多収による米の低価格化現状 : 原料用として 一般品種より 20-30% 多収のタカナリ ハバタキなどがある 実際の栽培はほとんど無い 民間育成の多収良食味ハイブリッド品種みつひかり 2003,2005 がある 課題 : タカナリ ハバタキ並で業務用等に利用できるレベルの食味 品質を有する品種 タカナリ ハバタキを明らかに上回る多収性を持つ品種
超多収品種 表ー 1 超多収品種の収量性 最多収事例の昭和 56 年平年同上品種名栽培場所年次年次平均 (kg/10a) 収量 (kg/10a) 50% 増ふくひびき東北農試平成 3-6 833 563 845 ハバタキ北陸農試昭和 60-63 803 503 755 タカナリ農研センター平成 2-6 852 446 669 アケノホシ中国農試昭和 57-63 744 465 698 椛木伸幸.1999. 需要拡大のための新形質水田作物の開発. 農林水産技術会議事務局から作表 課題 : タカナリ ハバタキを明らかに上回り 安定して 1t/10a 以上の多収品種
新形質米 多用途利用
ー米商品の多様化ー 新形質米品種の開発 低アミロース米 ミルキークイーン スノーパール 彩 はなぶさ 柔小町 ミルキープリンセス 朝つゆ おぼろづき 高アミロース米 ホシユタカ ホシニシキ タンパク改変米 低グルテリン エルジーシー 1 LGCソフト 春陽 エルジーシー 活 エルジーシー潤 低グロブリン フラワーホープ 有色素米 朝紫 おくのむらさき ベニロマン 紅衣 巨大胚米 はいみのり めばえもち 香り米 サリークイーン プリンセスサリー キタカオリ 大粒米 小粒米 オオチカラ 関東 170 号 課題 : 機能性を中心とした形質向上や新たなジャンルの形質の開拓が必要
最近育成された主な低アミロース米品種 あやひめ ( 平成 13 年 ) 北海道立上川農試 彩 ( 平成 3 年 ) 北海道立上川農試 まどか 180 ( 平成 12 年 ) 青森藤坂支場 はなぶさ ( 平成 10 年 ) 北海道農研セおぼろづき ( 平成 15 年 ) 北海道農研セ ソフト 158 ( 平成 7 年 ) 中央農研 朝つゆ ( 平成 13 年 ) 中央農研 たきたて ( 平成 13 年 ) 宮城県古川農試スノーパール ( 平成 10 年 ) 東北農研セシルキーパール ( 平成 ( 平成 13 年 13 ) 東北農研セ年 ) 東北農研ゆきのはな ( 平成 16 年 ) 青森県藤坂支場 LGC ソフト ( 平成 14 年 ) 近中四農研セ さわぴかり ( 平成 11 年 ) 群馬県農試 ミルキークイーン ( 平成 7 年 ) 作物研 ミルキープリンセス ( 平成 15 年 ) 作物研 ねばり勝ち ( 平成 6 年 ) キリンビール ねばりごし ( 平成 10 年 ) 長野県農事試 柔小町 ( 平成 11 年 ) 九州農研セ いわた 15 号 ( 平成 13 年 ) 日本たばこ みやゆたか ( 平成 16 年 ) 宮崎総農試
アミロース含量の品種比較 0 5 10 15 20 25 もち品種スノーパールミルキークイーンあやひめ彩おぼろづきコシヒカリ日本晴きらら397ほしのゆめアミロース含量 (%) 0 低アミロース米品種一般品種 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 おぼろづきあやひめはなぶさ彩ミルキークイーン柔小町スノーパールたきたて朝つゆアミロース含量 (%) 最高値平均値最低値北海道品種府県品種低アミロース米品種のアミロース含有率比較
アミロース含量 23コシヒカリより粘りがあっておいしいお米を ~ 低アミロース品種 ミルキークイーン 粘りの少ないでんぷんである アミロース の含量をコシヒカリの 3/5 程度に下げた品種の ミルキークイーン を開発しました ミルキークイーンは コシヒカリより粘りが強く 冷めても硬くなりません ミルキークイーン コシヒカリ 20 (%) 15 10 5 0 1ミルキークイーン コシヒカリ 日本晴 低アミロース米の玄米は白く濁るのが特長です
おいしい 倒れない 病気に強い 低アミロース米の新品種 ミルキープリンセス ミルキープリンセスは粘りが強くおいしさに定評のある ミルキークイーン の兄弟系統を親に持つ新しいイネ品種です ミルキークイーン同様の低アミロース品種で ご飯のつや 粘りは同じぐらい優れています ミルキークイーンに比べ 草丈が短く倒れにくく 多肥栽培にも適します 縞葉枯病にも強くなっています また 耐冷性が比較的強く ミルキークイーンよりやや早生なので 寒冷地でも栽培可能です 平成 15 年度中に命名登録されました ( 旧系統名 : 関東 194 号 ) 初星 青い空 関東 163 号 かけ合わせ ( 倒れにくく病気に強い性質を導入する ) 突然変異処理 ミルキープリンセス ( 関東 194 号 ) コシヒカリ鴻 272 ミルキークイーン アミロースの低減 ( 粘りを強くする ) 普通の品種低アミロース系統縞葉枯病に強い系統 ミルキープリンセスミルキークイーン ( 倒伏 ) ミルキープリンセスは倒伏に強く 草姿も良好です
[ 特徴 ] アミロース含量が25% 以上 炊飯米の粘りが少なく ポロポロの米飯となる カレー用 ピラフ用には一般粳米よりも優れている さばけのよいライスヌードルができる 高アミロース米 [ 育成品種 ] ホシユタカ ホシユタカ 夢十色 ホシニシキ
低グルテリン米 [ 特徴 ] 易消化性タンパク質 ( グルテリン ) の割合が少ない 低タンパク化が必要な食事用の素材米として利用される 一般品種 グルテリン α 春陽 37~39kD [ 育成品種 ] エルジーシー 1(LGC- 1) 春陽 LGCソフト グロブリン グルテリン β プロラミン 26kD 22~23kD 16kD 13kD 新しい米を創る農研機構作物研究所 農林水産技術会議事務局より
低グルテリン米の効果 表 1 LGC1 摂取前後の腎機能の変化 1/ 血清クレアチニンの傾き LGC1 摂取前 LGC1 摂取後 全患者 -3.10 ± 3.62-1.69 ± 2.95 コメを多く 食べるグループ -4.59 ± 4.33-1.47 ± 3.51* コメの摂取機会 が少ないグループ -2.05 ± 2.94-1.82 ± 2.79 *: 5% 水準で有意 図. 腎機能障害の進行 ( 農業生物資源研究所放射線育種場 ) 新しい米を創る農研機構作物研究所 農林水産技術会議事務局より
低グルテリン + 低アミロース米 LGC ソフト [ 特徴 ] 低グルテリンと低アミロースの性質を両方とも備えている 炊飯米の粘りが強く 良食味である
低グルテリン + 低グロブリン米品種 [ 特徴 ] 農業生物資源研究所 易消化性タンパク質のうちグルテリンが LGC-1 よりも低い上に 新たにグロブリンが欠失している 易消化性タンパク質が一般米の半分程度まで低下している [ 育成品種 ] LGC 活 LGC 潤
巨大胚米品種 [ 特徴 ] 胚芽の大きさが一般米の 3 倍から 4 倍ある 胚芽に蓄積する γ ーアミノ酪酸 (Gaba) の量が一般米の 3 倍から 4 倍 [ 育成品種 ] はいみのり ( 粳 ) めばえもち ( 糯 ) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 はいみのり 浸漬前 4 時間後 コシヒカリ 図. 巨大胚品種 はいみのり はいみのり 日本晴 コシヒカリ 図. はいみのり の Gaba 蓄積量 新しい米を創る農研機構作物研究所 農林水産技術会議事務局より
発芽玄米の効果 玄米を水に浸漬すると胚芽内のグルタミン酸が脱炭酸化され γ- アミノ酪酸 (Gaba) が蓄積される Gaba を蓄積した胚芽を接種すると血圧調整効果が認められた 岡田ら (2000) 日本食品化学工業会誌 47(8) より
発芽玄米関連商品
いろいろな色の米, 紫黒米 赤米赤米 緑米 おくのむらさき 朝紫 あきたこまち 紫黒米などを利用した様々な商品
その他の新形質米 大粒米 小粒米 リボシキナーゼ欠出米 糖質米 観賞用品種
特定保健用食品 ( 特別用途食品 ) 健康に良い成分によって生活習慣病から身を守ったり 体調を整える働きがあることを科学的に証明し 厚生労働大臣がその表示を許可した食品 これが適用されないと 病に効果がある の症状を緩和する 等の表示は不可 ( 間接表示も不可 ) 一般食品の栄養表示基準に従って 特定の栄養成分の含有量は表示できる
水田と畜産の結合 - 飼料イネ - 稲発酵粗飼料 堆厩肥の還元 転作田での 飼料イネ生産 安定した 国産飼料給与 飼料用イネ品種を栽培する体系は転作の切り札として期待されています
飼料イネ栽培の進展 500ha 2000ha 3500ha 5000ha 2000 2001 2002 2003 飼料イネ生産の推移 (ha) 5000 4000 3000 2000 1000 全国で飼料イネ栽培は 5000ha に達し ここ 3 年間で 10 倍まで増加しました 0
飼料用 ( ホールクロップサイレージ用 :WCS) 品種 牛を中心とする粗飼料用 水田転作作物として期待されている ホシユタカ : 全重やや多く長粒 クサユタカ : 全重やや多く 大粒 ホシアオバ : 全重やや多く 大粒 直播適性 クサホナミ : 全重多く 無毛品種 縞葉枯病抵抗性 クサノホシ : 全重多く 縞葉枯病抵抗性 直播適性 夢あおば : 全重多 早生 縞葉枯病抵抗性 直播適性 ニシアオバ : 全重多 晩生で九州向け 奥羽飼 387 号 : 早生 直播適性 東北向け 関東飼 215 号 : 晩生 茎葉多収型 TDN 含量の向上や乾物収量の一層の向上が今後の課題 トリプトファン含量の高い組み換え体を作出
米 品種関連制度 1 奨励品種制度主要農作物種子法に基づく 稲 麦 大豆の優良な種子生産と普及を促進し 主要農作物の生産性向上と品質改善を図る 都道府県が 育成された品種が自県に適し普及すべき品種かどうかを決定する 調査期間は原則 3 年以上 2 種苗法品種の登録 権利保護 (20 年間 ) 等に関する法律出願は 販売開始 1 年以内 3 命名登録制度国が育成した品種に対し 優良なものについて命名と農林番号登録をする ( 例 : コシヒカリ : 水稲農林 100 号 ) 4 JAS 法の適用平成 13 年 4 月から米にも JAS 法が適用されるようになり 銘柄として指定を受け 検査を受けたもののみ品種名を商品に表示できる
タカナリ東飼206号(kg/a) クサホナミの乾物収量 クサホナミは わら は はまさり 並 もみ は タカナリ 並の収量があり 両方を合わせた全重はこれらの品種よりも多収です 200 180 160 140 関120 100 もみわら 稲発酵粗飼料用品種 ( ホールクロッフ サイレーシ ) クサホナミ 80 60 40 20 0 ホシユタカはまさり( 農業研究センター :1999, 移植栽培 )
ゲノム育種の推進
イネの育種での DNA マーカーの利用 ハンドリングしにくい RFLP マーカー変わって SSR などのハンドリングしやすい PCR 型マーカーが登場. 2000 を超える SSR マーカー公開 公開されている塩基配列情報から比較的容易に望んだ領域にマーカーを設計 利用できる 育種現場において急激に DNA マーカーが利用しやすい状況になった. DNA マーカーによる効率的な新品種育成システムの開発 1. 有用遺伝子の遺伝解析, 選抜マーカーの開発 2. それらを利用した同質遺伝子系統の育成 3. 高精度 DNA マーカー (SSR,SNP) の作出
SNPs( 一塩基多型 ) を利用した米品種鑑定 お米の品種の DNA のわずかな違い ( 一塩基 ) を検出して品種の判別をする新しい方法を開発しました ( 植物ゲノムセンター 農業技術研究機構特許共同出願中 ) 例 ) コシヒカリかコシヒカリ以外の品種かを判定するには 1.DNA 抽出 米 2. 蛍光色素の取り込み 蛍光色素 (C/A) T C マーカー 非コシヒカリ型 コシヒカリ型 1 2 3 1 2 3 お米一粒ずつの DNA を抽出します これらを加えると 1.DNA 抽出 コシヒカリではない 2. 蛍光色素の取り込み T 250 200 150 100 50 0 米粒 2 米粒 1 米粒 3 0 50 100 150 200 250 ( 数値 : 蛍光の強さ ) 米粒 1 米粒 2 米粒 3 C マーカー日本晴きらら 397 つがるロマンコシヒカリあきたこまちヒノヒカリひとめぼれキヌヒカリササニシキ 1 A G A A A A A A A 2 A A A C A A A C A 3 T A A A A A A T A 4 C C T T T C T C T 5 T G T G G G G G T 6 G G G T G G T T G コシヒカリ 米粒 1 米粒 2 米粒 3 C T AATCACGGAATCAT C T AATCACGAAATCAT C T AATCACGGAATCAT 対応しない色素は結合しない 3. 測定器による色素の検出 取り込まれた蛍光色素だけが測定器によって検出されます 現在 マーカーをいくつか組み合わせることで 78 品種を区別することができます
DNA マーカーを用いた品種育成事例 あいちのかおり SBL( 縞葉枯病 R;Stvb-i, 穂いもち R; Pb1) コシヒカリ愛知 SBL ( 縞葉枯病 R;Stvb-i, 穂いもち R; Pb1) 東北 IL21 号 ( いもち病抵抗性まなむすめ ;Pib) 関東 IL1 号 ( 早生コシヒカリ ;qdth6) 関東 IL3 号 ( 晩生コシヒカリ ;qdth8) 関東 IL2 号 ( トビイロウンカ抵抗性ヒノヒカリ ;bph11(t) コシヒカリへの sd1 導入系統 ( 半矮性遺伝子 ;sd1)[ 植物ゲノムセンター ]
分子量マーカ 対照 (469bp) ミルキープリンセス育成における DNA マーカーの利用 1057 bp 注 )M: 分子量マーカー 1 2 3 4 M Φx174/HincⅡ 770 bp 612 bp 495 bp ミルルキキスーーコノクプシーイリヒパーンカーNM ーンセリル39 ス11 Wx-mq 遺伝子の一部 (741bp) 1: 関東 194 号 2: ミルキークイーン ) ミ3: コシヒカリ 4: あさひの夢 図 1.ST10 プライマーによる縞葉枯病抵抗性遺伝子 Stvb-i の検出 図 2. ミルキープリンセスの低アミロース遺伝子 Wx-mq の検出
トビイロウンカ抵抗性の準同質遺伝子イネ系統 ( 作物研究所 九州沖縄農業研究センター ) イネ近縁野生種の抵抗性遺伝子 bph11(t) を戻し交雑と DNA マーカーによる選抜により 西日本の主力水稲品種であるヒノヒカリに導入した 関東 IL2 号 を育成 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目標遺伝子の領域 ( 他の領域は反復親の領域 ) イネ同質遺伝子系統の染色体地図 ヒノヒカリ 関東 IL2 号
コシヒカリ早生系統 関東 IL1 号 の育成 ( 農業生物資源研究所 作物研究所 ) コシヒカリに Kasalath の出穂期 QTL(qDTH-6) を導入した 関東 IL1 号 を育成 約 10 日出穂期が早く極早生化 qdth-3-3 qdth-3-2 qdth-8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 qdth-6 qdth-3-1 qdth-7 コシヒカリ -Kasalath 間の出穂期 QTL 関東 IL1 号 コシヒカリ
イネの障害型耐冷性遺伝子 ( 平成 16 年度 DNA マーカープロトピックスより ) 熱帯ジャポニカ型品種 Pakhe Dhan の持つ耐冷性が第 6 染色体上にマッピングされました このQ TLは低温処理時に稔実率を20% 向上させる効果があります 他の耐冷性 QTLとの集積により耐冷性が極強い品種の育成が期待されます Chr. 6 青森県農林総合研究センター 藤坂稲作研究部 須藤ら (2004) 育種学研究 6( 別 1)89 障害型の冷害を受け不稔を生じた稲
いただき 空育162号間 の食味解析 いただき 空育162号 いただき BC1F4 出穂期がいただきと同熟期の個体 を選抜 アミロース含量測定 QTL解析を行った 三枝ら(2004)育種学研 究６別２ P267
紋枯病抵抗性の QTL 解析佐藤ら 2003 育種学研究 5( 別 2 ) WSS2 にヒノヒカリを交配した BC 1 F 1 集団 60 個体において 計 206 個の SSR 及び STS マーカーを用いて解析 図 1. 紋枯病抵抗性及び稈長 QTL Increased effect from WSS2 A: 第 3 染色体, B: 第 12 染色体 DS: 紋枯病進展度, CL: 稈長
DNA マーカー選抜のメリット 留意点 メリット留意点解決の方向 1) 全染色体について複数の形質を同時に効率的に選抜できる 2) ホモ ヘテロが分かる 3) どのステージでも どの部位からでも何度でも繰り返し判定できる 3) 全染色体がモニタリングでき 目的 の遺伝子型への誘導 固定が早い (IL 育成等に有利 ) 4) 選抜が環境 バイオアッセイによる変動に左右されない 1) マーカー検出に労力と費用がかかる 2) 多型検出可能な品種の組合せが限られる 3) 特許 1)SSR マーカーや CAPS マ - カー等 共優性で PCR により検出できるマーカーの利用 2) 近縁間でも多型を検出できるマーカーの開発 (SNPs SSR 等 ) 3) 国の特許は簡単に許諾される 5) 病害虫の培養飼育施設が不要
DNA マーカーでないとできないこと 用いるメリット マーカー A 抵抗性遺伝子 A マーカー B 抵抗性遺伝子 B マーカー A マーカー B 病害抵抗性 A+B A A B E F A B C D E F 品種 抵抗性遺伝子マーカー 判別菌系レース1 レース2 レース3 抵抗性品種 A A M-A R R R 抵抗性品種 B B M-B R R R 集積品種 A+B M-A, M-B R R R 染色体領域を確認しながらの連鎖の解消 選抜同一病害の抵抗性遺伝子の集積複数病害の抵抗性の通年 同時選抜
DNA マーカーによる育種年限短縮 従来の戻し交雑育種法によるイネ育種 年次世代育種材料の扱い特性検定試験県での試験問題点 遺伝資源の評価 戻し交配 0 母本の選定と選抜を何度行わなけ 1 交配ればならな F1 戻し交配い 2 B1F1 3 B2F1 耐病性検定 品質等特性 耐病性の 4 B3F1 検定等と選抜 検定などは 固定 多大な労力 5 B4F1 がかかる また 検定 6 B5F1 はその年の 気象条件等 7 B6F1 に左右され る 8 B7F1 量的形質 9 B7F2 系統選抜系適などは遺伝収支配 遺伝 10 B7F3 系統群選抜量子型が分か < 地方番号付与 > 調らないの 11 B7F4 査で ホモ型奨決を効率良く 12 B7F5 試験選抜できない 13 B7F6 年次世代育種材料の扱い特性検定試験県での試験 遺伝資源の評価 0 母本の選定 1 交配 F1 戻し交配 DNAマーカーの 2 B1F1 戻し交配 ク ラフィカルシ ェノタイフ B2F1 系統選抜 による選抜 3 B2F2 系統群選抜 系適 < 地方番号付与 > 収 4 B2F3 系統群選抜 量 奨 調 決 5 B2F4 査 試 験 6 B2F5 新品種 期待される効果 戻し交配回数および自殖回数の大幅節減および早期固定 特性検定の簡易化 精度の向上 複数の形質についての IL 化が可能になる 新品種
DNA マーカー育種にかかる経費 イネの DNA マーカー選抜にかかるコストの試算 ( 井辺 1999 育種学最近の進歩 41) マーカーの種類 実験行程 5000 固体を2マーカーで選抜する場合のコスト ( 円 ) 最小 最大 DNA 抽出 50,000 100,000 CAPS PCR 試薬 400,000 800,000 制限酵素 200,000 400,000 アガロース 100,000 150,000 合計 750,000 1,450,000 この他に必要最低限な備品 非常勤職員の賃金等が必要である
農業形質を精密マッピング 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 DNA マーカーによる基幹品種を遺伝背景とした IL 系統群の育成 コシヒカリ等基幹品種への戻し交配 QTL 領域の絞り込みによる劣悪形質との連鎖解消 各 QTL 間の関係解明と集積耐病虫性ユニット 耐冷性ユニット IL 系統群の育成 高品質 食味ユニット 収量性ユニット 集積 DNA マーカーにより複数の形質を集積した系統の育成
DNA マーカーを用いた今後の稲育種モデル 実用品種 A 生物研等 ( シーケンス 遺伝子研究グループ ) マーカー情報 新規遺伝子を持つ中間母本 実用品種 B 新規遺伝子 DNA マーカー 遺伝資源 MAS の委託 民間研究機関 新品種 県農試等公立研究機関 共同選抜
Golden rice International Rice Research Institute
高トリプトファンイネ組換え体の作出 コリスミン酸 AS アントラニル酸 AS: アントラニル酸合成酵素 トリプトファン H CH 2 C COOH NH 2 フィードバック制御 N H 改変 フィードバック非感受性 AS 改変型 AS α subunit OASA1D トリプトファンの蓄積 高トリプトファン系統 日本晴
表 1 組換え体におけるトリプトファン含量 トリフ トファンの形態 系統 非閉鎖系温室 (2002 年 ) 隔離圃場 (2003 年 ) トリフ トファン量対日本晴トリフ トファン量対日本晴 植物体中の遊離トリフ トファン HW1 1.85 24.9 (μmol/g) HW5 1.25 16.9 日本晴 0.074 (1) 4.80 1600 (μmol/g) 4.59 1530 0.003 (1) 玄米中の全トリフ トファン HW1 164.9 2.1 (nmol/ 粒 ) HW5 148.4 1.9 日本晴 77.8 (1) 196.69 8.37 (nmol/ 粒 ) 152.57 6.49 23.51 (1)
HW1 日本晴 HW5 日本晴 高トリプトファン組換えイネ (2003 年 隔離圃場 )
アブラナ科作物のディフェンシン遺伝子組換えイネの白葉枯病抵抗性の検定 左 : 非組換え体 中 : 組換え体 ( 非改変遺伝子 ) 右 : 組換え体 ( 改変遺伝子 ) いもち病にも抵抗性 中央農研センター 北陸研究センター
遺伝子組換えで取り組むべき病害虫抵抗性 抵抗性遺伝子源のない病害虫 * 紋枯病 ( 低レベルの抵抗性はあり DNA マーカーで選抜中 ) * 籾枯細菌病 * 苗の各種病害 いもち 白葉枯 縞葉枯は抵抗性あり * メイチュウ類 コブノメイガ * カメムシ類 ウンカ ヨコバイ類は抵抗性あり
スギ花粉症緩和イネの開発目的と方法 農業生物資源研究所 開発の目的 1700 万人以上いるスギ花粉症患者の症状緩和やスギ花粉症予備軍 (5~6 割 ) の発症予防 生活の質 (QOL) の改善 国家の医療費削減に貢献 ( 約 2800 億円 ) 現在の治療法は対症療法 または減感作療法のみ 方法スギ花粉抗原 Cry j 1, Cry j 2 の一部配列 (7 個のヒト T 細胞抗原決定基 ( エピトープペプチド )(7Crp) 米に蓄積させ これを食べること ( 経口粘膜免疫寛容 ) でスギ花粉症を緩和したり 発症を予防
遺伝子組換え技術を用いたスギ花粉症緩和米の開発 農業生物資源研究所 http://www.nias.affrc.go.jp/gmo/