次世代シーケンサーによる国内のコムギ育種向けゲノムワイドマーカーセット

• 担当機関: （国研）農業・食品産業技術総合研究機構 次世代作物開発研究センター
• 研究期間: 2013～2017
• 研究担当者: 石川吾郎; 齋藤美香; 田中剛; 片寄裕一; 金森裕之; 栗田加奈子; 中村俊樹
• 発行年度: 2017
• 要約: 国内のコムギ品種を用いて、濃縮ゲノムDNAの解読により得られた多型情報をもとに開発された国内育種向けのゲノムワイドマーカーセットである。次世代シーケンサーにより、効率的かつ安定的に遺伝子型の判定が行える。
• キーワード: コムギ、濃縮ゲノム、次世代シーケンサー、ゲノムワイドマーカー
• 背景・ねらい: コムギでは、国際コンソーシアムによるゲノム解読、大量の一塩基多型(SNP)を一度に解析できるアレイ基盤の開発など、ゲノム情報を活用した育種に向けた環境が急速に整いつつある。一方で、欧米のグループを中心にして開発されたアレイ基盤を国内の材料に用いた場合、多型頻度が低い、マーカーの分布に偏りがあるといった問題がある。また、多数のサンプルを扱う育種現場ではコストが掛かりすぎる、異質6倍体のために遺伝子型判定が難しいという運用上の障害もある。そこで本研究では、これらの問題を克服するため、国内の品種を用いてゲノム全体からDNA多型情報を取得し、マーカー開発およびゲノムワイド解析に利用可能なマーカーセットの構築を行う。

成果の内容・特徴

1. 国内のコムギ6品種(「はつもち」、「きたほなみ」、「ゆめちから」、「東北224号(ゆきはるか)」、「しゅんよう」、「キヌヒメ」)を供試して、ゲノム全体から選んだ遺伝子配列で濃縮したゲノムDNAを次世代シーケンサーで解読することにより、3種のゲノムからなる全ての染色体から31,542箇所のDNA多型を取得したものである(表1)。
2. 上記多型を含む300bp前後の配列をゲノム特異的に増幅するようにPCR用プライマーセットを設計し、染色体全体に分布する3,031個の遺伝子由来マーカーである(表1、図1)。
3. 遺伝子型の判定は、マルチプレックスPCRによる増幅産物を次世代シーケンサーで解読することで、2倍体種と同様に効率的かつ安定的に行える。
4. 本マーカーセットを国内品種間の交雑集団に用いることで、従来のマーカー基盤を用いた場合よりもゲノムカバー率が向上し、ゲノムワイドな遺伝解析が行える(図2)。

成果の活用面・留意点

1. PCRを480マーカーのマルチプレックスで行い、96～384サンプルを混合して解読することで、連鎖地図作成あるいはゲノム選抜のための遺伝子型判定を高速に実施できる。
2. SNPアレイ基盤では難しかったヘテロ接合体の識別が可能なマーカーであることから、遺伝的に未固定な育種の初期世代の材料にも利用できる可能性がある。
3. 取得した多型情報からゲル電気泳動によって検出可能なマーカーを開発することも可能である。

• 研究内容: http://www.naro.affrc.go.jp/project/results/4th_laboratory/nics/2017/nics17_s05.html
• カテゴリ: 育種 コスト 品種