日本のイネ175品種の代謝物すべてをゲノムワイド関連解析

• 二次代謝産物の組成に影響を与える143箇所の遺伝子多型を検出
• イネに含まれる342種類の二次代謝産物を検出、そのうち91種類の構造を解明
• 遺伝子組み換え技術を使わずに健康機能成分を含むイネ品種を開発へ

理化学研究所（理研、野依良治理事長）と農業生物資源研究所（生物研、廣近洋彦理事長）は、日本で栽培されているイネ175品種の二次代謝産物に注目したメタボローム[1]（代謝物の総体）のゲノムワイド関連解析（GWAS）[2]を行い、89種類の二次代謝産物の含有量の品種間差に関係する143箇所の遺伝子多型[3]を検出することに成功しました。これは、理研環境資源科学研究センター（篠崎一雄センター長）統合メタボロミクス研究グループの斉藤和季グループディレクター、松田史生客員研究員（現大阪大学大学院情報科学研究科准教授）と、生物研農業生物先端ゲノム研究センターの矢野昌裕センター長（現農業・食品産業技術総合研究機構作物研究所所長）との共同研究グループの成果です。

イネには、性質の異なる多くの品種が存在します。それぞれの品種を比較すると、風味や耐病性の違いに関係する二次代謝産物の含有量に違いが見られ、その違いはゲノム中の遺伝子多型に由来するとされています。しかし、二次代謝産物の組成が品種間でどのくらい異なるのか、またその原因となる遺伝子多型との関連性などについては明らかにされていませんでした。

共同研究グループは、日本で栽培されているイネ175品種の葉からメタボロームデータを測定して、342種類の代謝物（一次代謝産物と二次代謝産物）を検出、そのうち91種類の構造を解明しました。また、イネの葉には、健康機能成分であるフラボノイドなどの二次代謝産物が多種類含まれており、その含有量は品種間で大きく異なることが分かりました。さらに、このメタボロームデータと、生物研が整備した遺伝子多型のデータを組み合わせたゲノムワイド関連解析を行い、89種類の二次代謝産物の含有量の品種間差に関係する143箇所の遺伝子多型の検出に成功しました。今後この遺伝子多型情報とイネゲノム[4]情報を併せて活用することで、遺伝子組換え技術を利用しなくても、短期間で有用代謝成分を強化した品種改良技術の開発や、健康機能性の高いイネの育種が可能になると期待できます。

本研究の一部は、農林水産省「新農業展開ゲノムプロジェクト」の助成を受けて行われました。成果は英国の科学雑誌『The Plant Journal』に掲載されるに先立ち、オンライン版（9月29日付け）に掲載されました。

Fumio Matsuda, Ryo Nakabayashi, Zhigang Yang,Yozo Okazaki, Jun-ichi Yonemaru, Kaworu Ebana, Masahiro Yano, and Kazuki Saito. "Metabolome-genome-wide association study (mGWAS) dissects genetic architecture for generating natural variation in rice secondary metabolism".The Plant Journal ,2014,
（DOI: 10.1111/tpj.12681）