育種目標の達成に向けて最適な交配組合せの選択を支援するための「育種支援システム」

要約

品種・系統の形質やゲノム情報等を整備・連携・解析した結果を提示し、最適な交配組合せの選択を支援するシステムである。多数の遺伝子によって制御される収量・品質等をゲノム情報等から予測して交配親組合せ候補を効率的に評価でき、育種の効率化に有効である。

  • キーワード : スマート育種、データベース、交配親選択、育種目標、予測
  • 担当 : 作物研究部門・ゲノム育種支援室
  • 代表連絡先 :
  • 分類 : 普及成果情報

背景・ねらい

近年、農業分野では生産性の向上、スマート農業の推進、気候変動への対応、実需者・生産者のニーズ等に応じた優良品種の早期開発が求められている。品種開発を加速化するためには、データを活用したより効率的な育種を進める必要がある。そこで、本研究では品種・系統の情報や後代予測の解析結果をWeb画面で確認するシステムの開発により、有望な交配親を選定し、交配規模等を抑制することで、育種効率を向上させ、スマート育種を実現する。

成果の内容・特徴

  • 本システムは、「品種特性情報」と「後代予測」によって構成される(図1)。利用に当たっては交配材料のゲノム情報と形質情報、およびその解析結果が必要である。形質情報は1行が1件の栽培レコードが登録された形式のファイルで、系統名・年次・育成地・試験種別等の情報と、収量・タンパク質含有量等の測定値から構成される。ゲノム情報は1行が1系統に対応する表形式のファイルで、列には全ゲノム多型情報が記載される。
  • 「品種特性情報」機能では、現状、イネでは収量、整粒歩合、出穂期、ダイズでは収量、タンパク質含有率、開花期、病害虫抵抗性、コムギでは収量について、品種や育成系統の遺伝的能力(育種価)及び重要遺伝子座の情報をWEB画面上で確認できる(図2)。イネで約500、ダイズで約300、コムギで約350品種・系統を、親として用いた場合の後代予測結果を育種支援システムに搭載している。このように、本システムは品種・系統の遺伝的能力の比較およびゲノム情報の活用に対して有効である。
  • 「後代予測」では、品種・系統を交配した場合に得られる後代の形質や遺伝子座の分離(図3)、および予測モデル等に基づく結果(図4)を表示できる。これにより、目的に合った交配親をより正確かつ効率的に選定可能となり、育種目標の達成が難しい組合せの交配を事前に把握し、交配計画から除外することで育種の効率化が可能である。
  • 農研機構外の育種担当者が利用する際には3つ場面を想定している。
    ①本システムと農研機構のデータを利用し、農研機構の開発した品種・系統の親としての能力をシステム上で把握し、品種開発に利用する。
    ②外部利用者が親として用いる品種・系統のデータを本システムに持ちこんで、必要な農研機構のデータと統合して利用する。
    ③本システムのWEB版あるいは配布版を用いて、外部利用者のデータに含まれる品種・系統の親としての能力をシステム上で把握し、品種開発に利用する。

普及のための参考情報

  • 普及対象 : 公設試及び国内の民間種苗会社等の育種事業者。研究目的で遺伝解析等を行う大学関係者等。
  • 普及予定地域・普及予定面積・普及台数等 : 全国。
  • その他 : WEB上で、仮想データを用いて育種支援システムの機能をユーザー登録なしで体験できる。実データを利用する場合はユーザー登録が必要である。本システムの構成は予測精度の向上、対象形質や品目を拡充するため随時更新する。

具体的データ

図1 育種支援システムの概要,図2 「品種特性情報」の画面イメージ(ダイズの例),図3 「後代予測」の画面イメージ(ダイズの例),図4 シミュレーションによる交配後代の予測結果

その他

  • 予算区分 : 交付金、農林水産省(農林水産分野の技術開発に係る委託研究 : 新品種開発を加速化する作物横断的育種効率化基盤の構築)、SIP
  • 研究期間 : 2023～2025年度
  • 研究担当者 : 鐘ヶ江弘美、上床修弘、田中凌慧、向井喜之、水林達実、鈴木信裕、後藤明俊、山田哲也、山本英司
  • 発表論文等 :