プレスリリース
(研究成果) 世界各地から収集したイネ遺伝資源「NARO Open Rice Collection (NRC)」の整備とゲノム情報の公開

国内で年間700万トン以上が生産されるイネは、日本人の主食として重要な作物であり、良質な米の安定生産を目指した品種の育成が行われてきました。しかし、近年の急激な気候変動に対応するためには、従来の日本の品種が持つ特性だけでは新たな品種の育成に十分対応できず、海外のイネ品種が持つ強い耐乾性や高温ストレス耐性などの特性を積極的に取り入れることが求められています。

農研機構遺伝資源研究センターが運営する農業生物資源ジーンバンク事業では、イネ遺伝資源を世界各地から収集・保存しています。これらのイネを新品種育成に活用するには、遺伝資源が持つ有用な特性を評価して、それに関わる遺伝子を効率的に検出する仕組みが必要です。私たちはこれまでに、遺伝的な多様性を維持したまま集団サイズをコンパクトにした「コアコレクション」の選抜とゲノム解析を行ってきました。例えば69系統から成る世界のイネコアコレクション (WRC)、50系統から成る日本のイネコアコレクション (JRC)について、高精度なゲノム情報を用いた解析により、農業形質に大きな影響を与える遺伝子を明らかにしてきました (Tanaka et al., 2020a Plant and Cell Physiology, Tanaka et al., 2020b Plant and Cell Physiology)。

しかし、農業生産に関わる作物の性質の多くは、効果の小さな多数の遺伝子によって制御されているため、そうした遺伝子の効果を明らかにするには、従来のコアコレクションでは系統数が少なすぎました。そこで、既存のイネコアコレクションの系統数を拡大し、623系統からなる「NARO Open Rice Collection (NRC)」を整備しました。

• 既存のコアコレクションWRCとJRCを基に系統数を623に拡大したNRCを作り、これらの高精度ゲノム情報を取得しました。この623系統は、栽培イネの3つのサブグループ(ジャポニカ、インディカ、アウス²⁾)からバランス良く選ばれており、世界のイネの遺伝的多様性を網羅していると考えられます(図1)。
  

  図1. NARO Open Rice Collection (NRC)の概要
  取得したゲノム配列情報を基にNRCの623系統の各系統のゲノム配列情報を表示した無根分子系統樹です。距離が近い系統ほど、類似したゲノムを保持していることを示しています。NRCの系統はジャポニカ品種(青)、インディカ品種(緑)、アウス品種(赤)の3つの亜種からバランスよく選定されていることが分かります。また黒点はWRC69系統を示しており、NRCが従来のコアコレクションからバランス良く拡大されていることが分かります。

• NRCの各系統の出穂(しゅっすい)期、種子サイズを調査し、今回取得した各系統のゲノム配列情報を利用してゲノムワイド関連解析 (GWAS)³⁾を行うことで、これらの形質を制御する遺伝子の検出を試みました。出穂期の解析では、OsSOC1、RFT1、Hd1、Hd2等の既知の出穂関連遺伝子によると思われるピークも検出できました (図2)。種子サイズの解析では、既知の種子サイズ制御遺伝子GS3を検出できました(図3)。また、今回の研究においてもGS3遺伝子の特定の箇所がGの系統と比較してT系統では種子長が長いことが示されました。これらの成果は、NRCが出穂期、種子サイズなどを制御する農業上有用な遺伝子を同定する材料として優れていることを示しています。

  

  

• NRCのゲノム情報をより簡便に利用できるよう、今回取得したNRC系統のゲノム情報を、多数の品種・系統間のゲノム配列の違い(多型)を並べて閲覧できるウェブアプリ「TASUKE+⁴⁾」に提供し、NRC系統間の配列の違いを可視化しました(図4)。NRCの各系統のゲノム配列情報は全て公開されているため、品種改良に関わる方々が自由にこの情報を利用できます(https://agrigenome.dna.affrc.go.jp/tasuke/NARO_RiceCollection/)。