最少マーカーセット選択プログラムMinimalMarker

タイトル	最少マーカーセット選択プログラムMinimalMarker
担当機関	（独）農業・生物系特定産業技術研究機構果樹研究所
研究期間	2005～2005
研究担当者	遠藤朋子緒方達志清水徳朗大村三男（静岡大学）池谷裕幸島田武彦藤井浩
発行年度	2005
要約	開発したプログラムは、多数の品種について多数のDNAマーカーを適用して得られた多型データから、最も少ないマーカー数で、すべての品種を判別するためのマーカーセットを検出するコンピュータプログラムである。
キーワード	DNAマーカー、品種判別、多型、プログラム、最少マーカーセット
背景・ねらい	さまざまな作物でDNAマーカーが開発され、品種判別で利用されている。カンキツにおいても200を超えるDNAマーカーが開発され、品種判別への適用が進められている。品種を判別する際に、与えられた品種群を最少数のマーカーで判別できれば、時間やコストを節約できる。しかし、マーカー数や品種数が増えると、最適なマーカーセットを手計算で選択することは困難である。そこで、多数の品種に多数のDNAマーカーを適用して得られた多型データから、最も少ないマーカー数で、すべての品種を判別するマーカーセットをもれなく検出するコンピュータプログラムを開発する。
成果の内容・特徴	１. 最少マーカーセットとは、複数の品種に対して複数のDNAマーカーを適用した多型データ（表１）におけるすべての2品種の組合せを少なくとも１つのマーカーで判別可能なDNAマーカーの組合せのことをいう。DNAマーカーを用いた電気泳動パターンから多型データを読み取る例を示す（図１）。また，最少マーカーセットにより，すべての品種が判別可能であることを樹形図で示す（図２）。２. 最少マーカーセットを求めるためのプログラム「MinimalMarker」を開発した。本プログラムはPerlで開発されている。３. 計算のもととなる多型データは、共優性、優性のいずれでもよく、両者が混在していてもよい。また、倍数性や対立遺伝子の数も問わないので汎用性が高い（表１）。	４. 本プログラムには以下の計算オプションが付加されている。これらを組み合わせて異なる条件で計算を繰り返すことにより、単純な最少マーカーセットの選択だけでなく、マーカーの特性や品種判別実験の条件に適合する最適なマーカーセットを選択できる。（１）少なくとも２つのマーカーで判別可能な最少マーカーセットを選択（２）特定のマーカーが必ず含まれる最少マーカーセットを選択（３）特定のマーカーを除外した最少マーカーセットを選択（４）指定したマーカー数ですべての品種を判別可能なマーカーセットを選択（５）特定の品種のみを判別する最少マーカーセットを選択５. 31品種×53マーカーの多型データをWindows XP環境（インテル®Pentium®M 1.1 GHz、760 MB RAM）およびActivePerl 5.8.7を用いて計算した場合、マーカー数5の最少マーカーセットの全16セットを検出するのに要する時間は約7秒である。70品種×70マーカーの計算時間は約2日で，すべてのマーカーセットの検出を保障しない簡易高速計算モードでは100品種×100マーカーでも数十分で計算を完了する。
成果の活用面・留意点	１. 本プログラムの利用により、全ての最少マーカーセットを短時間で選択できる。最少マーカーセットの利用により品種判別作業が効率化され，時間やコストが節約できる。２. 果樹研究所のホームページから誰でも利用できるようにする。
図表1
図表2
図表3
カテゴリ	コスト DNAマーカー品種その他のかんきつ