ジャガイモ・サツマイモの品種開発を効率化　DNAマーカー迅速作製法を開発2021年9月15日

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農研機構と石川県立大学は共同で、交配による品種改良で、多くの染色体組み合わせが生じるため優良な個体の選抜が難しいジャガイモやサツマイモなどの高次倍数体作物で、迅速にDNAマーカーを作製する方法を開発。ゲノム配列解析を、各作物に適した解析条件を設定し、目的とする性質が異なる2種類の個体群を抽出しそれぞれ混合して解析することで、これまで1年以上かかっていたDNAマーカーの作製期間を最短2か月に短縮できた。

ジャガイモ・サツマイモのゲノムとDNAマーカー作製について

ジャガイモやサツマイモは、それぞれ4組、6組の染色体セットをもつ高次倍数体作物で、交配により得た子孫では非常に多くの染色体組み合わせを生じる。2組の染色体セットをもつ二倍体作物のイネなどと比べると膨大な染色体組み合わせ数となるため、目標とする遺伝子型に近い個体を得ることが難しく、作業に非常に大きな労力が必要となる。

効率よく個体を選び出すために、病気に強い、いもが美味しいといった性質を選抜できるDNAマーカーを開発し、手間のかかる病気の検定、いもの品質評価を、より簡便なDNAマーカーを用いて苗の段階で行う試みが始まっている。

これまで、いも類でDNAマーカーを作製する場合、交配して得た多数の後代個体について個別にゲノム配列を解析しており、大規模なものとなりがちだった。また、データ解析の工程が多いため、注目する性質を選抜できるDNAマーカーの作製に1年以上かかり、産地や実需者からの多様なニーズに即応できなかった。

農研機構と石川県立大学は、解析時間の短縮を目指して、目的とする性質の差異で交配後代を2グループに分け、両者のゲノム配列の違いを解析するQTL-seq法に着目。しかし、QTL-seq法は、イネなどの二倍体作物向けに開発されたものであったため、染色体セットが2組より多い高次倍数体作物へは適用できなかった。そこで、複数ある染色体セットごとに有用
遺伝子を探索する方法を考案し、4組（ジャガイモ）、および6組（サツマイモ）の染色体セットの数に応じて配列の違いを検出できるように条件を変更することで、高次倍数体作物でDNAマーカーを作製できるpolyploid QTL-seq（ポリプロイドキューティーエルセック）法を開発した。

この方法により、交配後代の性質の調査から最短2か月でDNAマーカーが効率良く作製できるようになった。今後、様々な品種改良の場面に適用して有効性の検証を重ね、DNAマーカー開発が大幅に加速化されることにより、産地や実需者のニーズに対して迅速な品種開発が期待できる。