コムギのR遺伝子座が穂発芽耐性関連遺伝子の発現に及ぼす影響

要約

穂発芽極難品種ゼンコウジコムギ(赤粒)のR遺伝子座が変異した白粒系統では、穂発芽耐性と、ABA情報伝達系穂発芽耐性関連遺伝子TaVP1, TaABI5, PKABA1及びABA応答性遺伝子Emの発現が低下する。

  • キーワード:コムギ、種皮色、R遺伝子座、穂発芽耐性関連遺伝子、種子休眠性、ABA応答
  • 担当:北海道農研・地域基盤研究部・適応生態研究室
  • 連絡先:電話011-857-9211、電子メールshiho@affrc.go.jp
  • 区分:北海道農業・基盤研究、作物・生物工学、作物・冬作物
  • 分類:科学・参考

背景・ねらい

一般にコムギの白粒系品種は、赤粒系品種より穂発芽耐性が低いことが知られているが、そのメカニズムは明らかではない。湿潤な気候 の我が国では、主要品種の殆どは赤粒品種であるが、市場から求められるのは白粒系品種である。これまでに、R遺伝子座は種皮色を決定すること、また、穂発 芽耐性レベルの主な決定要因である種子休眠性にはABA感受性が深く関与していることが知られている。本研究では、穂発芽極難品種ゼンコウジコムギ(赤 粒)にEMS処理を施して得られた新規白粒系統M-12(北農研作出)を用い、遺伝解析、穂発芽耐性、穂発芽耐性関連遺伝子の発現等を解析し、休眠性の高 い白粒品種の育成に資する知見を得る。

成果の内容・特徴

  • 新規白粒系統M-12への戻し交配後代では白粒変異が独立2因子で劣性に遺伝する(表1)。また、M-12とR遺伝子座が白粒型の系統(Egret、タマイズミ)とのF1(F2種子)が全て白粒である。これらの遺伝解析から、M-12はゼンコウジコムギのB、Dゲノムの相同な座位にあるR遺伝子座の変異による白粒変異系統である。このM-12及び得られた戻し交配白粒系統W1-6の穂発芽耐性は原品種ゼンコウジコムギより低い(図1)。
  • M-12では、種皮色生合成に関わるフラボノイド生合成遺伝子F3HDFRの発現量が著しく少ない(図2)。従って、R遺伝子座は、種皮色生合成系の一遺伝子をコードしているのではなく、複数の遺伝子を制御している。
  • M-12とW1-6では、ABA情報伝達系穂発芽耐性関連遺伝子TaVP1, TaABI5, PKABA1およびこれらの遺伝子により制御されるABA応答性遺伝子Emの発現が原品種より低下する(図3)。従って、R遺伝子座の変異は、種皮色を白にするだけでなく、これらのABA応答に関連する穂発芽耐性関連遺伝子の発現も低下させる。
  • 以上の結果から、M-12とW1-6では、TaVP1, TaABI5, PKABA1の発現低下がABA感受性に影響を与え、穂発芽耐性レベルの主な決定要因である種子休眠性を低下させている可能性が高い。

成果の活用面・留意点

  • R遺伝子座によるABA情報伝達系穂発芽耐性関連遺伝子の発現制御機構の解明に資することができる。
  • R遺伝子座がどのようにF3HDFRTaVP1TaABI5PKABA1及びEmの発現に関わるかは未解明である。

具体的データ

表1 ゼンコウジコムギのM-12への戻し交配集団における種皮色の分離

 

図1 白粒変異系統M-12、戻し交配白粒系統W1-6と原品種ゼンコウジコムギの種子休眠性の比較

 

図2 ノーザン・ブロッティングによる種皮色生合計系遺伝子の発現解析

 

図3 ノーザン・ブロッティングによる穂発芽耐性関連遺伝子の発現解析

 

その他

  • 研究課題名: 種子色変異系統を用いた穂発芽関連遺伝子の発現解析
  • 課題ID: 04-08-01-*-19-05
  • 予算区分: ブラニチ1系
  • 研究期間: 2003∼2005年度
  • 研究担当者: 栗原志保、中村信吾(作物研)